[发明专利]一种多通道的水下光学成像方法

说明书

本发明公开了一种多通道的水下光学成像方法，利用光学系统接收成像目标接收光照后经过悬浮颗粒形成的目标光束和后向散射，所述第一图像传感器和第二图像传感器安装于光学系统的光轴上，接收不同离焦位置的图像，根据目标光束与后向散射在第一图像传感器与第二图像传感器之间传播的等效光学点扩散函数进行图像的差分处理，提取目标信息。本发明利用后向散射和成像目标在光学系统中的传递函数存在的差异，抑制后向散射，获取清晰的水下远距离目标图像。

技术领域

本发明涉及一种多通道的水下光学成像方法。

背景技术

后向散射是制约水下光学成像作用距离的主要因素。然而由于散射的随机性，导致后向散射的光学特性难以提取，水下光学成像质量难以提高。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种多通道的水下光学成像方法，本发明利用后向散射与成像目标在光学系统中传递函数之间的差异，抑制后向散射，提取有效目标信息。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多通道的水下光学成像方法，包括以下步骤：

(1)调整光源使其照射成像目标，照明光束传播中照射到悬浮颗粒产生后向散射，由此形成了目标光束和后向散射光束；

(2)目标光束和后向散射光束的传播路径上搭建光学系统、分光板，第一图像传感器和第二图像传感器安装于光学系统的光轴上，以采集光学系统的焦面附近不同离焦位置的图像；

(3)获取目标光束在第一图像传感器与第二图像传感器之间传播的等效光学点扩散函数h₁，获取后向散射在第一图像传感器与第二图像传感器之间传播的等效光学点扩散函数h₂；

(4)利用获取的光学点扩散函数h₁和h₂，对第一图像传感器与第二图像传感器采集的光学图像进行均衡差分处理，消除散射噪声，进行图像复原处理，提取目标信息。

进一步的，所述第一图像传感器和第二图像传感器相对于光学系统的等效光路存在轴向间距。

进一步的，所述轴向间距Δf满足

其中，λ为照明光的中心波长，NA为像方数值孔径。

目标光束和后向散射进入光学系统，经过分光板被分为两束，一束成像于第一图像传感器，另一束成像于第二图像传感器。

所述步骤(4)中，根据Mie氏散射理论，对第二图像传感器的接收的光强与第一图像传感器接收的光强乘以后向散射由第一图像传感器到第二图像传感器的等效点扩散函数h₂的值进行均衡差分处理，以消除散射噪声。

进一步的，第一图像传感器接收的光强为成像目标与后向散射之和。

进一步的，第二图像传感器的接收的光强为目标光束由第一图像传感器到第二图像传感器的等效点扩散函数h₁与成像目标的乘积以及后向散射由第一图像传感器到第二图像传感器的等效点扩散函数h₂与后向散射的乘积之和。

对消噪处理的结果进行图像复原处理，以求解提取到有效目标信息。

进一步的，具体过程为：

为傅里叶变换，为逆傅里叶变换，ΔI为通过均衡差分方式消除散射噪声后提取的有效信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：