[发明专利]水下激光选通成像距离能量包络优先去噪方法

说明书

一种水下激光选通成像距离能量包络优先去噪方法，包括：获取水下感兴趣区域的水下激光选通原始图；基于水下激光选通原始图的距离能量包络，计算场景深度图；基于场景深度图，计算深度噪声图和距离传输率；将水下激光选通原始图减去深度噪声图，再除以距离传输率，获得最终的去噪图像。本公开提供的方法适应性好，灵活性强，适用于不同水质下的水下激光选通图像的增强，提高了距离选通成像质量。

技术领域

本公开涉及水下二维激光选通成像技术领域，尤其涉及一种水下激光选通成像距离能量包络优先去噪方法。

背景技术

激光选通成像技术是一种新型的实时主动光学成像技术，具有较高的分辨率且作用距离远、抗环境干扰能力强，被广泛应用于水下成像、避障导航、地形地貌测绘和目标身份识别等领域。

激光选通成像可通过回波展宽效应构造特定几何形状的距离能量包络，距离能量包络位于感兴趣区域内，实现感兴趣区域切片成像，抑制成像系统和感兴趣区域内的散射噪声干扰。该技术代表性研究单位包括法德圣路易斯研究院和中国科学院半导体研究所，其中，前者提出了基于梯形距离能量包络的成像方法[Opt.Lett.，2007，Vol.32(21)，3146-3148]，后者提出了基于三角形距离能量包络的成像方法[Appl.Opt.，2013，Vol.52(30)，7399-7046]。但是，激光选通技术应用于水下成像时，仍受到感兴趣区域内水体后向散射等噪声的影响，如图1所示，导致水下激光选通图像存在对比度低、分辨率低等问题。由于目标位于不同的成像距离处，水体后向散射噪声分布不均匀。传统方法无法针对性的去除不均匀的水下激光选通图像噪声。去除后向散射噪声能够进一步提高激光选通成像技术在水下成像中的应用前景和技术生命力。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提出了一种水下激光选通成像距离能量包络优先去噪方法，根据场景深度信息估算不同距离目标的深度噪声图和距离传输率，有效地提高水下距离选通成像质量。

本公开的一个方面提供了一种水下激光选通成像距离能量包络优先去噪方法，包括：获取水下感兴趣区域的水下激光选通原始图；基于所述水下激光选通原始图的距离能量包络，计算场景深度图；基于所述场景深度图，计算深度噪声图和距离传输率；将所述水下激光选通原始图减去深度噪声图，再除以距离传输率，获得最终的去噪图像。

可选地，获取所述水下激光选通原始图包括：采用脉冲激光器作发射激光脉冲，选通成像器件作为探测器探测选通脉冲，对水下感兴趣区域的目标进行探测，其中，通过时序控制模块控制选通脉冲和激光脉冲之间的延时；根据所述探测信号，生成所述水下激光选通原始图。

可选地，所述获取水下感兴趣区域的水下激光选通原始图，所述方法还包括：对所述水下激光选通原始图进行滤波去噪处理。

可选地，所述获取所述水下激光选通原始图的距离能量包络的计算公式包括：

其中，β_{距离能量包络}表示所述距离能量包络，R表示场景深度图，g(t)和P_L(t)分别表示选通脉冲函数和激光脉冲函数，t表示时间。

可选地，所述方法还包括：计算所述感兴趣区域与所述成像系统之间的距离最小值R_begin、距离最大值R_end和成像距离R_τ；获取所述水下激光选通原始图中所述感兴趣区域[R_begin，R_τ]内的深度值；设所述场景深度图的场景深度值位于所述感兴趣区域[R_begin，R_τ]范围的深度值之间，将所述场景深度图中大于所述感兴趣区域的R_τ处的深度值的值均修正为R_τ处的深度值。

可选地，所述计算所述感兴趣区域与所述成像系统之间的距离最小值R_begin、距离最大值R_end和成像距离R_τ包括：