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专利号: 2017106070711
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种使用水下探测分孔径双CCD实时偏振成像装置的方法,其特征在于:

所述水下探测分孔径双CCD实时偏振成像装置包括被探测目标、前置共孔径成像透镜组、无偏振分光棱镜、偏振元件组、后置分孔径成像透镜组、CCD探测器、LED光源和透明树脂密封舱;

所述被探测目标经LED光源照明后,其反射光依次经过前置共孔径成像透镜组、无偏振分光棱镜、两组偏振元件组、两组后置分孔径成像透镜组,最终成像于两个CCD探测器上;所述前置共孔径成像透镜组、无偏振分光棱镜、偏振元件组、后置分孔径成像透镜组及CCD探测器固定于透明树脂密封舱内;

所述两组偏振元件组中,一组为四通道偏振元件组,另一组则为双通道偏振元件组;四通道偏振元件组分别放置一个线偏振片,其偏振角分别设置为0°,45°,90°和135°;双通道偏振元件组一路放置一个圆偏振片,另一路放置一片与偏振片厚度相同的无偏振平行平板;两组后置分孔径成像透镜组分别与两组偏振元件组对应,且各通道透镜组光轴与前置共孔径透镜组光轴偏离距离e=4.2mm,CCD探测器像元尺寸为8μm×8μm,保证像中心偏移量等于像高的一半;

所述透明树脂密封舱以太网水密连接器接口,使微处理器与上位机利用网线进行通讯;使用所述水下探测分孔径双CCD实时偏振成像装置的方法:

被探测目标经无偏振分光棱镜后,造成透射图像与反射图像互为镜像,因此,首先通过镜像处理对反射图像进行预处理,使其具有相同的方向;而后将图像进行二值化处理,基于形态学图像处理原理提取同一CCD探测器上探测到的各图像边缘信息,进行图像分割;图像配准拟采用基于特征的配准方法,首先需将彩色图像转化为灰度图像,采用SURF算法,对分割好的全部原始图像进行积分图像变换,使用近似的Hessian矩阵检测特征点,而后以Haar小波响应构建特征向量分布信息,对特征点进行描述;以优先kD树方法匹配特征点对,然后结合RANSAC算法剔除误匹配点对,最小二乘法求出图像之间的变换矩阵,最后利用双线性插值方法进行插值重采样,获得配准图像结果;

根据Stokes矢量S={I,Q,U,V}T对配准后的偏振角为0°,45°,90°,135°方向上的目标偏振灰度图像求解偏振度图A;目标彩色图像提取光强特征图B;应用RGB色彩空间中三个通道的灰度线性关系提取颜色特征图C,灰度化的圆偏振图像D;采用加权策略对上述图像进行融合,各权重由水下光学先验知识学习获得;光学先验知识学习过程是针对不同材质、颜色的目标在不同水质及探测距离下提取光强、光谱和偏振度图,形成训练样本,以聚类方法对其进行分类,而后针对不同类别,求解最优权重;用先验知识指导将被测图像的检测结果,确定特定水下光学环境中目标检测任务对偏振度、光强、光谱、和圆偏振信息的依赖度,即权重,分别用m,n,p,q表示;则根据公式X=mA+nB+pC+qD得到该特定场景的融合图像。