一种水下成像方法及其系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113763276A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202111054198.8(22)申请日2021.09.09(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230000安徽省合肥市董铺岛(72)发明人刘晓宋强孙晓兵提汝芳黄红莲(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人王积毅(51)Int.Cl.G06T5/00(2006.01)G06T5/50(2006.01)权利要求书2页说明书13页附图9页(54)发明名称一种水下成像方法及其系统(57)摘要本发明公开了一种水下成像方法及其系统，所述水下成像的方法包括：在水下环境条件下，获取目标物不同偏振角度的原始强度图像；根据原始强度图像，获得线偏振度图像、水下背景偏振度信息、最大光强图和最小光强图，再计算获得水下背景区域光强值；根据背景光的定义计算获得水下传输率，并构建和水下传输率相关的水下目标图像重构模型；根据水下传输率与目标辐射的相关性，获取水下目标图像重构模型的偏振重构最优解；根据水下目标图像重构模型，结合得到的最大光强图、最小光强图、水下背景区域光强值、水下背景偏振度信息、偏振重构最优解，得到重构图像；对重构图像进行增强处理。通过本发明的水下成像方法，能得到水下目标的清晰复原结果。CN113763276ACN113763276A权利要求书1/2页1.一种水下成像方法，其特征在于，至少包括以下步骤：在水下环境条件下，获取目标物不同偏振角度的原始强度图像；根据所述原始强度图像，获得线偏振度图像、水下背景偏振度信息、最大光强图和最小光强图，再计算获得水下背景区域光强值；根据背景光的定义计算获得水下传输率，并构建和所述水下传输率相关的水下目标图像重构模型；根据所述水下传输率与所述目标辐射的相关性，获取所述水下目标图像重构模型的偏振重构最优解；根据所述水下目标图像重构模型，结合得到的所述最大光强图、所述最小光强图、所述水下背景区域光强值、所述水下背景偏振度信息、所述偏振重构最优解，得到重构图像；对所述重构图像进行增强处理，得到水下目标的清晰复原结果。2.根据权利要求1所述的一种水下成像方法，其特征在于，所述水下背景区域光强值为无穷远处的水下背景光强值，且计算获得水下背景区域光强值的步骤包括：将所述原始强度图像内的像素点按照点位顺序标号；以及将第一个像素点的灰度值与其后续标号的像素点灰度值进行逐个比较更替，得到所述原始强度图像中的最大灰度值；以及对应所述最大灰度值确定无穷远处的水下背景光强值。3.根据权利要求1所述的一种水下成像方法，其特征在于，所述水下背景偏振度信息的获取步骤包括：对所述原始强度图像进行偏振滤波处理，得到水下背景强度图像；以及对所述水下背景强度图像进行斯托克斯矢量计算，得到水下偏振度参数；以及根据所述水下偏振度参数进行线偏振度计算，得到水下线偏振度图像，分析所述水下线偏振度图像得到水下背景偏振度信息。4.根据权利要求1所述的一种水下成像方法，其特征在于，所述水下传输率的计算是依据以下公式：其中，t(x,y)为水下传输率的表达式，PB(x,y)为所述水下背景偏振度信息，PS(x,y)为所述水下目标反射光偏振度，B∞为所述水下背景区域光强值，I(x,y)为目标物的所述原始强度图像，ΔI为水下场景光强的变化值。5.根据权利要求4所述的一种水下成像方法，其特征在于，所述水下目标图像重构模型的重构是依据以下公式：其中，为水下目标图像重构模型的表达式；Imin(x,y)为水下场景光强最小值，Imax(x,y)为水下场景光强最大值；ΔI＝Imax(x,y)‑Imin(x,y)，ΔI为目标物光强的变化值。2CN113763276A权利要求书2/2页6.根据权利要求5所述的一种水下成像方法，其特征在于，当所述水下传输率和所述目标辐射均与水下目标反射光偏振度相关，且所述水下传输率与所述目标辐射的相关性最大时，获得所述偏振重构最优解。7.根据权利要求6所述的一种水下成像方法，其特征在于，所述水下传输率和所述目标辐射的相关性与两者的协方差成反比，所述水下传输率和所述目标辐射的协方差计算是依据以下公式：其中，t(x,y)＝1‑θ(x,y)，且θ(x,y)∈(0,1)；为目标辐射。8.根据权利要求7所述的一种水下成像方法，其特征在于，所述水下传输率和所述目标辐射的协方差的获取步骤包括：确定所述水下目标反射光偏振度的取值区间；以及将所述水下目标反射光偏振度的取值区间均分为多份，均分的份数作为迭代次数，均分的距离作为迭代步长，均分的分隔点作为的迭代值；以及将所述迭代值代入所述水下传输率和所述目标辐射的协方差计算公式中，得到协方差结果。9.根据权利要求1所述的一种水下成像方法，其特