[发明专利]一种三光通道光学成分检测方法

说明书

本发明公开了一种通过三光通道(红、绿、蓝光学通道)光学成分检测方法，实现对较为复杂光学环境中(例如，气‑水界面、水下环境，等)光线组成成分进行检测，判断环境中光学成分的种类并度量每种光学成分在不同空间中的强度。该发明对环境中所获取的红、绿、蓝三光通道光学信息首先提取绿、蓝信道方差，光强度‑位置关系，全局光强度对比度，红色信道全局对比度，红色信道强度‑位置关系这五种光学特征；在此基础上，根据判断模型对不同光学特征进行融合，形成了对天空光成分、自然背景光成分及人工光成分的判断依据；基于这种判断依据并进而根据先验的判断准则判断光学环境中所包含光学成分的种类及每种光学成分在不同空间中的强度。

技术领域

本发明涉及一种三光通道光学信息处理方法，具体是通过三光通道光学特征提取，光学特征处理以检测复杂光学环境中光学成分，判断环境中所包含光学成分的种类及每种光学成分在不同空间中的强度。

背景技术

在复杂光学环境中，光学信息获取与计算受到环境中光学成分叠加的影响。例如，在水面场景及水下场景中，所获取的光学信息不仅包含有自然背景平行光线，还有可能叠加了人工光及天空光。在此情况下，环境光线的强度和色彩常出现非均匀分布或畸变。这为复杂环境中的场景分析带来严重的困难。一方面，非均匀分布的光强度会形成严重的非均匀背景噪声。另一方面，畸变的光学信息会使得兴趣目标信息发生畸变，形成虚假的目标信息。对于这些问题的解决，目前主要采用数据驱动建模的方式，以光学信息的数据分布模型抑制噪声并突出目标信息。该类策略被广泛的用于目标检测、识别及跟踪研究中，能够在背景较为稳定的情况下抑制大部分的背景噪声。然而，该方法缺少相关光学理论及先验模型的支撑，无法辨识环境中光学成分的组成和强度，无法有针对性的对冗余的光学成分进行抑制，仅能通过繁琐的参数学习和训练过程部分的适用于有限的光学环境，稳定性和鲁棒性均存在明显的不足。因此，建立一种有效的环境光学成分检测方法十分必要。鉴于此，本发明采用三光通道光学信息处理技术以实现对环境中光学成分的检测。

发明内容

发明目的：针对光学信息获取与计算受到环境中光学成分叠加的影响，而现有方法无法稳定有效抑制光学噪声成分的问题，考虑到不同光学成分对环境光学信息获取与处理的不同影响。本发明提供了一种三光通道光学成分检测方法，通过环境光学特征提取，光学特征融合及处理并结合先验统计对环境中光学成分进行检测，判断光学环境中所包含光学成分的种类及每种光学成分在不同空间中的强度。

技术方案：一种三光通道光学成分检测方法，包括如下步骤：

(1)提取红、绿、蓝三光通道五种光学特征，包括：绿、蓝信道方差，光强度-位置关系，全局光强度对比度，红色信道全局对比度，红色信道强度-位置关系。

绿、蓝信道方差特征计算为：

其中，V_gb(x)为x点处光学信息中绿、蓝信道的方差，I_r(x)为x点处红色信道光强度，I_g(x)为x点处绿色信道光强度，I_b(x)为x点处蓝色信道光强度。

光强度-位置关系特征计算为：

其中，D(x)为x点处灰度强度-位置关系特征，(x₁，x₂)为x点处坐标，(X₁，X₂)为光强度最大的点的坐标：

全局光强度对比度特征计算为：

其中，C(x)为全局光强度对比度特征，

I(x)为x点处光强度：

I(y)为环境中任意一点处光强度：I为环境光学信息。