[发明专利]一种在散射环境中基于圆偏振光的偏振图像复原方法

说明书

本发明公开了一种在散射环境中基于圆偏振光的偏振图像复原方法，步骤(1)、将圆偏振光作为主动照明光；步骤(2)、获取四种状态下的光强图，计算得到光强图图像的总光强Stokes矢量，总光强Stokes矢量包括一部分物体反射光，其Stokes矢量另一部分粒子散射进入探测器的背景光，其Stokes矢量步骤(3)、计算得到后向散射光的光强A_∞和偏振度P_scat；步骤(4)、通过圆偏振光与传统物理模型结合计算得到复原图像，最终复原图像L(x,y)。与现有技术相比，本发明首次将圆偏振光与传统的散射介质中偏振光学模型相结合的技术方案应用到散射介质环境下的偏振图像去雾领域，可弥补传统方法在强散射环境下效果差的不足，适用范围更加广泛；操作简单、效果明显。

技术领域

本发明属于偏振成像探测技术领域，特别涉及一种在散射环境中的偏振图像复原方法。

背景技术

偏振信息作为光波的基本物理信息之一，可以提供其它光波信息所不能提供的被测物信息。偏振成像技术便是基于此思想发展起来的新型光学探测技术，尤其是在散射环境下，基于偏振成像技术的目标探测和识别具有其它成像方式无法比拟的独特优势和特殊应用。该领域具有奠基性的是美国的YoavY.Schechner小组的研究，他们假设进入相机的光分为两部分，一部分是物体实际反射的光，另一部分是由水下或者空气中的粒子散射进入相机的光；该小组认为来自物体的反射光偏振度为0，粒子散射光具有一定的偏振度且为全局常数，从而构建了散射环境下偏振成像简化模型。

在实际情况中大多数的成像系统需要采用主动照明方式，例如深水区等强散射介质环境中。传统偏振成像复原方法中采用线偏振光作为主动照明光。线偏振光在散射介质中的保偏能力比较弱，在较强的散射介质中比较容易丧失其偏振特性和丢失偏振信息，所以不容易通过偏振复原的方法得到较为清晰的复原图像。

圆偏振光在散射介质中具有更好的保偏能力，即在散射介质中，圆偏振光不容易丧失其偏振特性和丢失偏振信息。若将圆偏振光作为主动照明光，结合传统的散射介质中偏振光学模型实现散射介质环境中的图像复原，特别是在较高浓度的散射介质环境下，进一步提高散射介质环境下的物体的偏振图像去雾复原质量，实现探测效果的提升，是本发明亟待解决的技术问题。

发明内容

基于上述的现有技术，本发明提出了一种在散射环境中基于圆偏振光的偏振图像复原方法，将圆偏振光结合传统的散射介质中偏振光学模型即可实现图像的复原，结合传统的散射介质中偏振光学模型实现散射介质环境中的图像复原，这样便可在散射介质中得到更为清晰的复原图像，而可以在散射环境中大大改善了图像的对比度。

本发明的一种在散射环境中基于圆偏振光的偏振图像复原方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将圆偏振光作为主动照明光；

步骤2、获取PSA中偏振片为0°45°90°以及四分之一波片为0°45°组合的四种状态下的光强图，计算得到光强图图像的总光强Stokes矢量，公式如下：

S₀(x,y)＝S′₀(x,y)+S″₀(x,y)