[发明专利]一种基于彩色图像融合的偏振图像可视化方法

说明书

本发明公开了一种基于彩色图像融合的偏振图像可视化方法，首先将偏振图像转换为光强、偏振度和偏振角的三通道图像；其次将图像分解为偏振光彩色图像与自然光灰度图像；再次，对分解的两幅图像进行图像融合，具体是根据需求选择合适的边缘保持的融合算法将两幅图像的光强通道融合；然后，将融合后的光强和偏振角通道进行归一化；最后，将归一化后的图像投影到HSV颜色空间得到最终的具有可视化的偏振彩色图像。本发明将突显原图像中的低偏振度的高频细节特征，作为提高图像信息量和可读性的解决方案。

技术领域

本发明属于偏振图像处理领域，尤其是涉及偏振图像可视化的融合方法。

技术背景

偏振图像是关于同一目标或场景的强度图像、偏振度图像和偏振角图像的三通道图像。图像可视化是充分考虑人的视觉感受，将多通道图像用彩色图像形式表达，有助于非专业人士快速理解图像特征。图像融合是将不同通道的图像经过一定的处理，突出和强化图像中的有用信息，利于对图像进一步分析、理解及目标的检测、识别。

由于人眼不具备偏振视觉敏感性，偏振图像的可视化需要采用特殊的颜色空间和图像处理方法，使偏振图像更直观，发挥偏振图像在光滑目标、散射体和空间高频信息的对比能力。需要采用偏振态图像可视化处理技术将三通道图像的综合体现在一副图像中。

一种最常用偏振图像可视化方法是采用彩色空间直接映射实现多通道的图像的同时显示。例如采用光强度图像、偏振度图像和偏振角图像分别映射到 HSV颜色空间的亮度(value)、饱和度(saturation)和色相角(hue)通道。另一种方法是在HSV颜色空间映射前，先将光强度图像与偏振度图像融合，作为亮度通道，融合算法通常采用边缘保持的融合算法(如拉普拉斯金字塔融合算法、小波包融合算法、开关算子融合算法等)，以增强偏振度图像细节特征。

采用以上两这种方法获得融合图像虽然能放大图像中高偏振度成分的色彩对比度。但在整体偏振度动态较大的复杂场景下，对低偏振度目标细节成分的显示，尤其是对如云层、水面等自然目标边缘的表现上，图像对比度较低。客观表现为彩色图像的信息熵较低。

因此，现有技术中需要一种能够突显偏振图像中的低偏振度的高频细节特征，提高图像信息量和可读性的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够提高偏振图像信息熵的基于彩色图像融合的偏振图像可视化方法。

根据本发明的基于彩色图像融合的偏振图像可视化方法，包括：

1)偏振图像S由光强图像I、偏振度图像DoP和偏振角图像AoP组成，在像元位置(x,y)处的S_x,y偏振量表示为：

其中I_x,y表示像元光强，DoP_x,y表示像元偏振度，AoP_x,y像元偏振角；

2)S图像中的I_x,y分解为线偏振分量I_Pol_x,y和自然光分量I_Unpol_x,y，即

I_x,y＝I_x,y·DoP_x,y+I_x,y·(1-DoP_x,y)＝I_Pol_x,y+I_Unpol_x,y

则

依次对S中每个像元作处理，将S图像分解为代表偏振光的彩色图像S_Pol 与代表自然光的灰度图像S_Unpol。