[发明专利]一种基于Stokes偏振图像相关性的偏振图像去噪方法

说明书

本发明公开了一种基于Stokes偏振图像相关性的偏振图像去噪方法，该方法包括以下步骤：步骤1、获得至少5幅测量的图像；步骤2、通过前四幅图像合成第五幅图像步骤3、利用极大似然法，计算得到更接近真实值的第五幅图像当噪声为高斯分布时，计算得到第五幅图像中任意一个像素点的灰度值为对于噪声分布接近于高斯分布的情形，利用上述结果进行去噪。本发明不受图像本身细节、色彩等因素的影响，适用范围更广；通过偏振成像的多次测量的物理方法，切实提取到更多图像信息实现去噪。

技术领域

本发明涉及光学偏振成像领域，特别涉及一种偏振成像的去噪方法。

背景技术

光学成像探测技术在国防、工业、环境、生物医学等关系国计民生的重大领域都占有非常重要的地位。偏振成像技术可以在传统光学成像的基础上，提供更多的目标信息，优化探测效果和识别能力，扩展应用范围，它是最近三十年来国内外发展迅速的一项新型成像技术。

但是在低照度条件下，其成像质量严重下降，如何降低噪声、提高图像质量成为研究重点之一。

目前的去噪方法一般是基于图像算法的去噪，如传统的均值法、中值滤波法、空间域维纳滤波法、频域的低通滤波法和维纳滤波法，以及基于小波域的阈值法和维纳滤波法等，但这些算法对于偏振成像的图像的去噪并没有针对性，尤其没有完全利用偏振测量及偏振成像环节中所获得的多幅偏振图像的相关性信息。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于Stokes偏振图像相关性的偏振图像去噪方法，利用偏振成像技术提取多维Stokes矢量中的图像信息，降低图像噪声，从而提高图像质量。

本发明的一种基于Stokes偏振图像相关性的偏振图像去噪方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、获得至少5幅用于测量的图像；根据偏振成像理论可知，成像系统采集到的前四幅图像表示为：

其中，I为四次测量的光强组成的向量，其元素I₁、I₂、I₃、I₄分别表示每次测量得到的光强图像，S＝(S₀,S₁,S₂,S₃)^T为目标反射光的stokes矢量，为偏振分析器的测量矩阵，其中第i行向量表示第i次测量时PSA的测量向量，测量向量满足I_i＝T_i·S；

调整PSA状态，进行第五次图像采集，得到图像为：

步骤2、利用前四幅图像，可以得到入射光场的完整stokes矢量，根据偏振图像之间的关系，计算得到第五幅图像：

H₅＝T₅·W^-1

其中，表示利用前四次采集得到的图像和第五次采集图像时的PSA状态计算得到的第五次测量图像，T₅为第五次测量时PSA的测量向量，W^-1为测量矩阵W的逆矩阵，I为前四次采集到图像组成的向量；I₅和的期望值均为第五幅图像的真实值I₅的方差为系统噪声方差σ²，的方差为σ^cal2＝|H₅|²σ²，其中|H₅|表示向量H₅的模；