[发明专利]偏振成像入射角歧义解消除方法及应用

权利要求书

1.偏振成像入射角歧义解消除方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1、通过可见光偏振成像系统对目标的反射光成像，计算目标反射光偏振度Dolp；

步骤2、根据菲涅尔公式，由偏振度Dolp反演目标反射光的入射角θ_i，所述反演得到的入射角有两个解，其中一个入射角解为真实入射角信息，另一入射角解为歧义解；

步骤3、通过反射光光强的投影关系，求得反射光垂直方向强度I_r⊥；

步骤4、测量反射界面处入射的自然光强I_iN，入射光垂直分量强度I_i⊥为入射的自然光强I_iN的一半，垂直分量的反射率R_⊥为反射光垂直方向强度I_r⊥与入射光垂直分量强度I_i⊥之比；

步骤5、根据步骤4得到的垂直分量的反射率R_⊥，通过垂直分量反射率R_⊥和入射角θ_i的关系，反演出入射光的入射角θ_i，得到参考入射角θ_ir；

步骤6、选取两个候选入射角θ_is和θ_im中更靠近参考入射角θ_ir的入射角作为真实入射角信息；所述两个候选入射角θ_is和θ_im已由步骤2得到；所述的真实入射角信息即为消除歧义解唯一的入射角。

2.如权利要求1所述的偏振成像入射角歧义解消除方法，其特征在于：还包括步骤7，利用步骤6获得的消除歧义解唯一的入射角θ_i，计算动态海面每点微面元法向量n，重构动态海面波纹；

当所述偏振成像入射角歧义解消除方法应用于测量动态海面波纹时，通过步骤6得到动态海面的真实的偏振成像入射角信息θ_i，通过调整可见光偏振成像系统姿态，使反射光线方向平行于偏振成像系统光轴方向；在反射光沿光轴传播且反射光只存在s分量条件下，俯仰角θ等于入射角θ_i，通过如下公式关系得到动态海面波纹，实现对动态海面波纹测量；

n＝[cos(AoP±90°)sinθ_i,sin(AoP±90°)sinθ_i,cosθ_i]

其中，n为动态海面微面元法向量，AoP为反射光偏振角。

3.如权利要求1或2所述的偏振成像入射角歧义解消除方法，其特征在于：步骤1中通过可见光偏振成像系统对反射光成像，选取检偏方向分别为0°、45°、90°、135°的四通道强度计算反射光偏振度，计算公式为：

其中，Dolp为线偏振度，I₀为检偏方向为0°的强度，I₄₅为检偏方向为45°的强度，I₉₀为检偏方向为90°的强度，I₁₃₅为检偏方向为135°的强度。

4.如权利要求3所述的偏振成像入射角歧义解消除方法，其特征在于：步骤2中根据反射光的偏振度Dolp，通过偏振度和入射角的关系，反演出入射光的入射角θ_i，得到两个候选入射角θ_is和θ_im；偏振度Dolp和入射角θ_i的关系为：

5.如权利要求4所述的偏振成像入射角歧义解消除方法，其特征在于：步骤3中，相机灰度级与其接收辐射强度的事先标定，定义0°检偏方向为偏振成像系统的参考方向；利用0°和90°的光强I₀、I₉₀，以及偏振成像系统的参考方向与反射面的夹角α_sys，由下式求得反射光垂直方向强度I_r⊥：

I_r⊥＝I₀sin²α_sys+I₉₀cos²α_sys