[发明专利]一种水下偏振成像方法及其装置

权利要求书

1.一种水下偏振成像方法，其特征在于，包括：

通过光源发射目标光束，所述目标光束通过第一偏振片照射到目标和悬浮粒子上；

所述目标对所述目标光束进行反射得到目标反射光，所述悬浮粒子对所述目标光束进行散射得到后向散射光；

所述目标反射光和所述后向散射光通过第二偏振片照射到探测器上；

在有目标区域，通过旋转第二偏振片获取第一偏振子图像集，根据所述第一偏振子图像集得到第一总光强矢量；

在无目标区域，通过旋转第二偏振片获取第二偏振子图像集，根据所述第二偏振子图像集得到第二总光强矢量；

根据所述第二总光强矢量得到后向散射光的偏振度和后向散射光的偏振角；

基于互信息求解方法，根据所述第一总光强矢量、所述后向散射光的偏振度和所述后向散射光的偏振角得到目标偏振角；

基于独立成分分析方法，根据所述后向散射光的偏振度和所述后向散射光的偏振角得到后向散射偏振光光强；

根据所述第一总光强矢量、所述后向散射光的偏振度和所述后向散射光的偏振角得到目标偏振角，包括：

通过多个不同的假设目标偏振度和假设目标偏振角得到目标反射光光强和后向散射光光强；

根据所述第一总光强矢量、所述后向散射光的偏振度、所述后向散射光的偏振角、所述目标反射光光强和所述后向散射光光强得到目标反射光和后向散射光的互信息；

根据所述目标反射光和后向散射光的互信息得到所述目标偏振角；

根据所述后向散射光的偏振度和所述后向散射光的偏振角得到后向散射偏振光光强，包括：

在有目标区域，通过旋转第二偏振片得到偏振方位角分别为0°、45°、90°和135°时对应的光强I₀、I₄₅、I₉₀和I₁₃₅；

根据所述后向散射光的偏振角和所述光强I₀、I₄₅、I₉₀和I₁₃₅得到偏振方位角分别为0°、45°、90°和135°时对应的后向散射光调制系数f_B(0°)、f_B(45°)、f_B(90°)和f_B(135°)；

根据所述光强I₀、I₄₅、I₉₀、I₁₃₅和所述后向散射光调制系数f_B(0°)、f_B(45°)、f_B(90°)和f_B(135°)得到后向散射偏振光光强。

2.根据权利要求1所述的水下偏振成像方法，其特征在于，所述第一总光强矢量包括：第一总光强、第一X轴方向直线偏振光分量和第一45°方向直线偏振光分量。

3.根据权利要求1所述的水下偏振成像方法，其特征在于，所述第二总光强矢量包括：第二总光强、第二X轴方向直线偏振光分量和第二45°方向直线偏振光分量。

4.根据权利要求1所述的水下偏振成像方法，其特征在于，通过多个不同的假设目标偏振度和假设目标偏振角得到目标反射光光强和后向散射光光强，包括：

基于互信息特性，通过所述多个不同的假设目标偏振度和假设目标偏振角得到所述目标反射光光强和所述后向散射光光强。

5.根据权利要求1所述的水下偏振成像方法，其特征在于，根据所述第一总光强矢量、所述后向散射光的偏振度、所述后向散射光的偏振角、所述目标反射光光强和所述后向散射光光强得到目标反射光和后向散射光的互信息，包括：

根据所述后向散射光光强得到第一边缘概率密度函数，根据所述目标反射光光强得到第二边缘概率密度函数，根据所述目标反射光光强和所述后向散射光光强得到联合概率密度函数；

根据所述第一边缘概率密度函数、所述第二边缘概率密度函数和所述联合概率密度函数得到所述目标反射光和后向散射光的互信息。

6.一种水下偏振成像装置，其特征在于，用于利用权利要求1至5任一项所述的成像方法进行成像，包括：光源、第一偏振片、第二偏振片和探测器，其中，

所述第一偏振片置于所述光源的发射端，所述第二偏振片置于所述探测器的接收端，所述光源、所述第一偏振片、所述第二偏振片和所述探测器位于目标的同一侧。