[发明专利]偏振成像入射角歧义解消除方法及应用

说明书

本发明公开的偏振成像入射角歧义解消除方法，属于偏振成像技术领域。本发明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；根据菲涅尔公式，由偏振度反演目标反射光的入射角，反演得到入射角有两个解；通过反射光光强的投影关系，求得反射光垂直方向强度；测量反射界面处入射的自然光强；根据垂直分量的反射率，通过垂直分量反射率和入射角的关系，反演出入射光的入射角，得到参考入射角；选取两个候选入射角中更靠近参考入射角的入射角作为真实入射角信息。本发明能够实现偏振成像入射角歧义解消除，避免对同一目标多次测量，提高测量效率，进而适应动态海面波纹测量需求，实现对动态海面波纹测量，具有测量装置简单的优点。

技术领域

本发明属于偏振成像技术领域，尤其涉及由反射光的偏振度反演入射光的入射角时，入射角歧义解消除方法及应用。

背景技术：

近年来，偏振成像技术得到迅速的发展，利用光电偏振成像不仅可获取目标场景的辐射强度信息，而且可解算得到目标场景的偏振度、偏振角和辐射率等信息，增加在复杂背景下对目标的探测和识别能力，在目标探测和分类、水面波纹测量和空间遥感探测等领域展现出广泛的应用前景。海洋波纹检测等是目前偏振成像技术研究广泛关注的方向，其以太阳光或天空光作为无偏的辐射光源，通过偏振成像系统对水面成像求得反射光的斯托克斯矢量，进而得到反射光的偏振度和偏振角信息，并通过菲涅耳公式反演出入射光的入射角以及水面法向量，复原出海洋的波面分布。然而，依据菲涅尔公式，由偏振度求解入射角时存在双值歧义解问题，难以唯一确定入射角。

对于如何去除偏振成像求解入射角歧义解已成为人们研究重要内容。2002年Daisuke Miyazaki提出分别采集旋转前后被测物体的偏振图像，分析被测曲面反射光偏振度的一阶微分来消除歧义解的方法。1995年Mike Partridge和2002年Daisuke Miyazaki均研究了分别在可见波段和红外波段采集目标的偏振图像，由两条不同折射率的偏振度与入射角关系来获得唯一确定的入射角。2005年Gary A Atkinson和2012年Ali H Mahmoud研究了利用漫反射光来消除入射角的歧义解。2012年Christophe Stolz提出测量不同可见光波段的偏振度数据，分析偏振度对波长的微分来消除入射角的歧义值。这些方法及测量装置较复杂，对于基于海面波纹检测或水下目标探测等应用并不实用。

因此需要设计一种方法及测量装置较简单，实用于基于海面波纹检测或水下目标探测等应用的入射角歧义解消除方法。方法既要测量装置简单，又要避免对目标多次测量，以适应动态海面波纹测量需求。

发明内容

为解决现有入射角歧义解消除方法中方法及测量装置较复杂，不适用于基于海面波纹检测或水下目标探测等应用的问题。本发明公开的偏振成像入射角歧义解消除方法及应用的目的是：实现偏振成像入射角歧义解消除，得到真实的偏振成像入射角信息，避免对同一目标的多次测量，提高测量效率，此外，由于本发明单次测量即能够消除偏振成像入射角歧义解，尤其通过单次测量得到动态海面的真实的偏振成像入射角信息，进而能适应动态海面波纹测量需求，实现对动态海面波纹测量。本发明具有测量装置简单的优点。

通过本发明公开的偏振成像入射角歧义解消除方法测量得到的动态海面波纹信息，通过进一步分析能够应用于水下运动目标的探测。

本发明目的是通过下述技术方案实现的。