[發明專利]一種水下偏振圖像融合增強方法

在審

• 申請號: 202110993183.1
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113822829A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 徐國明;夏樂雯;夏朝陽;葛賡
• 申請（專利權）人: 南京威視科技有限公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T7/80;G06T7/90;G06K9/46
• 代理公司: 合肥上博知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34188
• 代理人: 周超

本發明公開了一種水下偏振圖像融合增強方法，涉及水下圖像技術領域，具，包括以下步驟：預先搭建集束光源作為水下照明建立非均勻光場，在距離目標場景的同一位置對所述目標場景進行不同角度的偏振圖采集，并將獲取的偏振圖構成偏振圖組，進行對偏振圖組內不同角度的偏振圖分別進行復原，獲得不同角度的偏振復原圖像集，并基于人眼視覺特性進行水下偏振圖像的特征融合。本發明實現獲得細節清晰、對比度高的水下偏振圖像，不僅為取到的水下偏振圖像上取得了更為精細的增強效果，并且也滿足在不同模糊程度的適應性，解決傳統融合增強的色彩畸變問題，而且數據計算程度低，為實現水下目標探測提供清晰可靠的圖像數據。

技術領域

本發明涉及水下圖像技術領域，具體來說，涉及一種水下偏振圖像融合增強方法。

背景技術

近年來，隨著水下環境感知需求的增長，水下光學成像技術被廣泛應用于水下目標探測、水利工程、海洋地理工程勘察以及海洋軍事等領域中。然而，水下成像過程中水體對光的散射和吸收效應帶來的非線性影響，造成水下圖像質量顯著下降，圖像細節模糊、噪聲較強、對比度低，給圖像的人工判讀和自動解譯帶來了極大的困難。因此，如何有效地抑制后向散射是提高水下成像系統性能的關鍵，得到了學者們的廣泛關注，非均勻照明光場理論、偏振成像技術是其中具有代表性的解決方案。非均勻照明光場理論從光源和光場分析角度減少后向散射噪聲的影響：在圖像接收系統的近距離范圍內，用低能量密度照明，盡可能減小散射噪聲的影響；對于較遠目標，用高能量密度照明，提高目標信號的強度，實現無盲區接收并提高圖像的清晰度。由于光的偏振特性變化穩定可預測，偏振成像在避免光線散射與吸收等方面具有獨特的優勢，是水下光學成像新的發展方向。如何充分利用多幅偏振圖像信息的互補性，研究水下偏振圖像的信息融合處理方法，提高圖像的質量，使之有利于后續的目標檢測與分析，是當前水下偏振圖像處理的重要研究方向。在水下光學環境中，光的偏振特性變化穩定可預測，目標物體后向散射光的偏振度大于懸浮微粒后向散射光的偏振度，因此，在探測器前放置線偏振器或圓偏振器，可以減小懸浮微粒后向散射光的影響，從而提高水下成像的清晰度。將偏振檢測技術用于水下目標探測，為復雜水下環境的目標探測提供了一條全新的技術途徑。

圖像融合，是對同一目標的多個圖像進行配準、合成，充分利用多個圖像間的信息互補性，來克服單一圖像的局限性，增加圖像的信息量，使目標圖像更趨完備，從而提高圖像的可靠性和清晰度，達到增強圖像質量的目的。由于偏振圖像處理本質上需要利用不同偏振角度圖像信息的互補性，基于圖像融合方法的偏振圖像處理技術得到了研究者們廣泛的關注。考慮在復雜的水下環境中，研究偏振圖像信息融合處理方法，提高偏振圖像的清晰度和對比度，對提高偏振圖像質量，實現準確可靠的水下目標探測至關重要。偏振圖像融合方法目前多數應用于地面和遙感偏振成像中。融合方法主要采用兩種模式，一種是基于偽彩色映射的圖像融合，另一種是基于多尺度變換的圖像融合。但是直接對各偏振參量圖像進行融合，計算復雜度較高；僅選用偏振強度圖像與偏振度融合，會造成部分偏振信息丟失而影響融合結果。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種水下偏振圖像融合增強方法，以克服現有相關技術所存在的上述技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種水下偏振圖像融合增強方法，包括以下步驟：

步驟S1，預先搭建集束光源作為水下照明建立非均勻光場，在距離目標場景的同一位置對所述目標場景進行不同角度的偏振圖采集，并將獲取的偏振圖構成偏振圖組；

步驟S2，進行對偏振圖組內不同角度的偏振圖分別進行復原，獲得不同角度的偏振復原圖像集；

步驟S3，基于人眼視覺特性進行水下偏振圖像的特征融合，獲取細節信息豐富且對比度高的偏振融合結果圖像，包括以下步驟：

步驟S301，將獲取的偏振圖像轉換為LAB色彩空間；