[发明专利]基于彩色相机的多光谱彩色偏振成像对比度优化的方法

说明书

本发明公开了一种基于彩色相机的多光谱彩色偏振成像对比度优化的方法，步骤(1)、在可见光波段宽光谱照明的环境下，利用偏振成像系统和彩色相机对目标场景进行宽光谱彩色偏振成像；步骤(2)、通过连续调节偏振调制状态，对目标场景的进行遍历扫描成像，并记录所拍摄场景在各个PSA状态下的彩色偏振图像；步骤(3)、根据对比度判据，搜寻对比度最优化的PSA的偏振调制状态；步骤(4)、根据最优化的PSA状态，利用彩色相机对场景进行宽光谱彩色偏振成像，并获得对比度最优化图像。本发明将偏振图像的对比度优化拓展至三维彩色空间，增强了对比度优化的效果；弥补了传统灰度对比度优化面对同一场景中的多个物体时区分识别效果较差的缺点。

技术领域

本发明涉及偏振成像探测技术领域，特别是涉及一种多光谱彩色偏振成像对比度优化的方法。

背景技术

偏振信息是一种光波特有的基本物理信息，可以表征一些其它光波信息所无法体现的光学特性，因此在光学测量和成像领域具有丰富的应用成果和广泛的应用前景。

Stokes矢量是一种描述光波偏振状态的四维矢量，可以表征最基本的光学偏振信息，因此Stokes矢量测量及其应用技术成为了偏振测量及成像领域的一大主要内容。

被动式偏振成像系统已经广泛应用于Stokes偏振成像领域，该系统具有结构简单，易于实现自动化控制，测量精度较高等优点。目前该系统主要应用与单波长灰度偏振成像对比度优化研究。虽然可以实现不同区域的灰度对比度优化，然而由于其仅对单波长成像进行研究，没能利用宽光谱成像的丰富偏振信息，并且其输出为灰度图像，并未利用色彩上的区别能力，因此对于偏振特性相差不大的不同物体区分度不高，并且难以应用于宽光谱场景。

发明内容

基于现有技术，本发明公开了一种基于彩色相机的多光谱彩色偏振成像对比度优化的方法，利用基于彩色相机的被动式偏振成像系统，通过自动控制扫描对目标场景的彩色偏振成像状态进行遍历，从而获得该场景不同区域在任意偏振调制状态下的彩色图像RGB平均值；以不同区域的颜色差异最大作为最优化判据，获得该场景彩色对比度最优化时的PSA状态，由此利用彩色相机采集得到彩色对比度最优化的偏振图像，该图像中具有不同偏振特性的区域将表现出明显的颜色差异，即达到了对比度优化的目的。

本发明的一种基于彩色相机的多光谱彩色偏振成像对比度优化的方法，该方法包括以下步骤：

1.一种基于彩色相机的多光谱彩色偏振成像对比度优化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤(1)、在可见光波段宽光谱照明的场景条件下，利用由液晶延迟器构成的被动式偏振系统对场景光进行调制，并利用彩色CCD相机对偏振调制场景进行宽光谱彩色成像；

步骤(2)、通过连续调节偏振调制状态，分别得到对两个偏振区域的四组测量结果；对被测目标场景的进行遍历扫描成像，并记录所拍摄场景在各个偏振分析器PSA状态下的彩色偏振图像；得到测量结果的为Stokes矢量S＝[S₀,S₁,S₂,S₃]^T；其中，S₀、S₁、S₂、S₃分别为四组测量结果的Stokes矢量；将两个偏振区域a、b对应的Stokes参量分别表示为S_a、S_b；

步骤(3)、对于所拍摄的被测目标场景中具有不同偏振特性的两个偏振区域，以颜色差异作为对比度判据；根据该对比度判据，搜寻获得对比度最优化的偏振调制状态；即：找到最优化的特征矢量T_opt，使在该偏振调制状态下两个偏振区域a、b对应的RGB空间坐标点的几何距离最大；此时T_opt应满足下述条件：