[发明专利]一种水下成像方法及其系统

说明书

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。

技术领域

本发明属于海洋工程领域，特别涉及一种水下成像方法及其系统。

背景技术

水下光学成像在海洋工程领域中起着举足轻重的应用价值和科学研究意义，包括海洋生物监测、生态系统评估、海洋救援和导航等。如今水下光学成像的工作主要集中于非物理模型算法和物理模型算法。非物理模型算法将传统图像处理手段应用于水下图像质量改善，虽然实现简单且计算复杂度低，但容易导致图像色彩失真、散射噪声放大等问题。基于物理模型的算法依赖对先验条件的准确估计，在不同的成像环境下，相应的先验条件将会改变，这也会限制了算法的普遍适应性。目前的成像技术在水下偏振信息获取不精准，在对水下偏振图像进行重构的过程中，人工交替求取重构参数较为繁琐，且通过偏振图像重构得到的图像复原结果稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下成像方法及其系统，解决现有技术中关于水下偏振成像中出现地人工重构参数求取繁琐且准确度低、重构图像不清晰且稳定性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

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。

在本发明一实施例中，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；

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；

对应所述最大灰度值确定无穷远处的水下背景光强值。

在本发明一实施例中，所述水下背景偏振度信息的获取方法为：

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；

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；

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。

在本发明一实施例中，所述水下传输率的计算是依据以下公式：