[发明专利]一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法

权利要求书

1.一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)获取多个角度的偏振光方向的漂浮危化品图像；

(2)获取偏振差分放大图像：将各个角度的偏振光方向图像进行RGB三通道分离，选取各个角度的偏振光方向图像中平均灰度值最大与最小的蓝色B通道图进行差分放大，获得偏振差分放大图像；

(3)区域提取：采用边缘检测分割法对偏振差分放大图像进行边缘识别，并利用根据漂流方向的定向拟合法拟合不封闭边缘，提取所有连通区域；所述定向拟合法具体为：首先通过连续获取同一水域位置的两张图片，从第一张图片中提取特征点，并统计第二张图片中与第一张图片所提取特征点的相似度最大的点位置，将这些点位置映射标记于第一张图中，由特征点指向映射标记点的方向即为水域漂流方向，对边缘识别结果中的所有残缺边缘使用基于椭圆拟合法进行拟合，其中所拟合的椭圆弧的短轴方向为水域漂流方向，当水域处于无明显漂流方向的静止状态时，以圆拟合法拟合残缺边缘；

(4)区域分类：获取步骤(3)提取的所有连通区域的偏振图像特征参数，利用神经网络模型训练法，实现危化品区域与其它近似区域的分类；

(5)图像拼接：通过基于偏振图像特征的拼接算法不断拼接处理图像从而获得漂浮危化品区域分布全景图；所述基于偏振图像特征的拼接算法具体为：首先利用图像像素值a、偏振度b、偏振方位角c信息对偏振图像中的特征点进行描述，接着计算一张图像与其待拼接图像的所有特征点之间的相似度d，找到两两相似度最大的特征点进行配对，然后进行映射拼接，并对拼接图进行矫正以及平滑处理；其中，两个特征点之间相似度的计算公式如下：

其中，ai、bi、ci分别为第i个特征点的图像像素值、偏振度、偏振方位角，aj、bj、cj分别为第j个特征点的图像像素值、偏振度、偏振方位角。

2.根据权利要求1所述的一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，通过液晶可调谐偏振镜、机械旋转偏振片或偏振棱镜结合成像相机的方式获取漂浮危化品图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过将90度偏振光方向B通道图像与45度偏振光方向B通道图像的差分放大处理，获得偏振差分放大图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中，偏振图像特征参数包括区域偏振度、区域偏振方位角、区域偏振和值、区域偏振差值以及该区域在其它多个角度的偏振光方向图像中的像素均值。

5.根据权利要求1所述的一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法，其特征在于，该方法通过包含无人机平台、偏振成像系统、电控三维云台、存储单元、通讯模块、控制模块和上位机的漂浮危化品检测系统来实现；所述无人机平台包括无人机、GPS定位模块、IMU惯性测量单元和电源系统；所述偏振成像系统包括成像传感器和偏振模块，用于采集多个角度的偏振光方向的漂浮危化品图像；所述电控三维云台用于调节偏振成像的观测几何；所述通讯模块用于传输图像以及上位机指令；所述控制模块用于根据指令进行成像及系统控制；所述上位机用于偏振图像处理及系统控制。