[发明专利]一种便携式偏振图像采集处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像采集领域，具体涉及一种便携式偏振图像采集处理系统，应用于便携式记载偏振图像的采集与处理。

背景技术

在便携式对地执行目标探测，地形测绘等任务的过程中，偏振图像的获取和处理是对提高无人机探测效率及可靠性的一个重要方面。地面的目标和背景的光的偏振特征是有差异的，现在有研究表明，偏振信息不仅在解析大气背景参量上有特点，而且在辨别地面目标方面也有独到之处。采用偏振图像传感器对地探测的时候，可以获得多维的信息，偏振信息的方向性有助于目标表面状态，结构特征和材料类型的反演。可以更有效的完成探测任务。

便携式偏振传感器至少要同时采集三路的偏振图像，并对三路图像进行分析处理。数据量和运算量都很大，同时载体载荷有一定的限制，对于系统的重量和体积也都有要求。

目前市场上的视频采集处理板对于偏振图像的采集处理有很多不足之处。首先，市场上的采集处理板大多都是单通道（或双通道）系统，只能采集一路或（两路）图像，不能同时实现三个偏振度图像的同时采集与处理。再者，市场上的采集处理大多用在安防方面，执行的算法也相对比较简单，无法完成三通道偏振图像的同时处理。第三，对于小型平台来说，市场上的采集处理板在设计重量，体积等方面有明显的不足。在小型载台下，需要一种三通道的，具有高运算能力和大容量存储功能的图像采集处理系统。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种便携式偏振图像采集处理系统，满足小型平台下的偏振图像采集处理的需求，实现在平台高速运动下三路偏振图像的采集与处理。

技术方案

一种便携式偏振图像采集处理系统，其特征在于包括三个偏振相机、三个解码器、NADAFLASH存储器、RS-232串行接口、FPGA处理器、DSP处理器和编码器、显示器；三个偏振相机采集的模拟视频数据通过与其联接的解码器的解码，输出三路数字视频数据至FPGA处理器进行预处理；DSP接受FPGA预处理后的数据进行三通道偏振图像的相应值的解算，然后通过VP口输出数据到编码器，而后由显示器显示，同时通过与FPGA的数据交互并将数据存储到NADAFLASH存储器中；所述三个偏振相机的偏振角度分别为0°、60°、120°。

所述三通道偏振图像的相应值的解算为偏振参数的解算为：

S₀=2(I(0°)+I(60°)+I(120°))/3

S₁=2(2I(0°)-I(60°)-I(120°))/3

S₂=2(I(60°)-I(120°))/3

DoLP=((S₂)²+(S₂)²)^0.5/S₀

Orient=1/2*tan^-1(S₂/S₁)

I(0°)，I(60°)，I(120°)为三个角度的偏振分量图像；S₀，S₁，S₂为三个偏振分量图像的Stokes参数；DoLP和Orient为偏振参数。

有益效果

本发明提出的一种便携式偏振图像采集处理系统，三个偏振度的机载偏振相机对同一地面场景成像并输出模拟视频图像；模拟数据通过解码器芯片（Decoder）采样并转换为三路BT.656格式的数字视频信号；数字图像信号送到FPGA处理器芯片中，在FPGA处理器芯片中针对航拍图像的特点设计相应的图像去噪，增强，稳像等图像的预处理；预处理后的偏振图像送到核心处理器DSP处理器芯片中，通过DSP处理器芯片编程实现三偏振度图像的偏振参数解算；三幅偏振图像经由编码器芯片（Encoder）编码，在显示器（Monitor）中显示；偏振图像和偏振参数通过FPGA控制在NADAFLASH存储器芯片中存储，离线后可通过USB接口与PC机连接拷贝偏振参数和偏振图像信息。

以FPGA+DSP为核心处理器的三通道偏振图像采集处理板。在处理板的三个视频信号输入接口输入三路PAL制式（或NTFS制式的）的偏振图像处理板就能实现从三通道偏振图像的采集，图像处理（偏振参数解算），视频图像显示，视频存储的一系列功能。并且有独立的电源供电，尺寸不超过18cm*18cm，重量不超过350g（不含电源），适合小型平台搭载。