[发明专利]一种基于偏振特征的透明物体表面反射光分离方法

权利要求书

1.一种基于偏振特征的透明物体表面反射光分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

(S1)采集可见光偏振图像，并进行预处理；

(S2)对步骤(S1)中预处理后的图像进行偏振态解算，计算得到平行方向光强图像和垂直方向光强图像；

(S3)选取初始的反射光偏振度和透射光偏振度并结合平行方向光强图像和垂直方向光强图像对反射光和透射光混合图像进行分离；

(S4)求取初始分离后反射光图像和透射光图像的归一化互相关；

(S5)反射主导像素点和透射主导像素点提取与互相关求和；

(S6)利用梯度下降法求解归一化互相关最小值，得到最小值对应的透射光偏振度和反射光偏振度，从而实现反射光的分离。

2.如权利要求1所述的一种基于偏振特征的透明物体表面反射光分离方法，其特征在于，所述步骤(S1)中的预处理包括：包括图像校正、滤波、配准和裁剪。

3.如权利要求1所述的一种基于偏振特征的透明物体表面反射光分离方法，其特征在于，所述步骤(S2)中平行方向光强图像和垂直方向光强图像求解过程为：

根据偏振光的表示形式，偏振光在不同起偏角下的光强计算公式为：

其中i、j表示图像中像素点坐标位置，φ_m为起偏角，φ_⊥为反射面垂直方向对应的起偏角。

令φ₀＝0°，将起偏角φ_m分别为φ₀＝φ₀，φ₄₅＝φ₀+45°，φ₉₀＝φ₀+90°时获取的三通道偏振度图像I₀，I₄₅，I₉₀分别代入上式，求得：

分别确定垂直方向光强I^⊥和平行方向光强I^||如下：

4.如权利要求1所述的一种基于偏振特征的透明物体表面反射光分离方法，其特征在于，所述步骤(S3)中的结合反射光偏振度和透射光偏振度求解反射光图像和透射光图像，具体过程为：

根据偏振正交分解原理，确定探测器接收到的光强在垂直方向上和平行方向上的分量为：

其中R_⊥和R_||分别是垂直方向和平行方向反射率，P_R是反射光源强度，和分别为反射光垂直方向和平行方向光强分量，ε_⊥和ε_||分别是垂直方向和平行方向发射率，为透射光垂直方向光强分量，为透射光平行方向光强分量，P_T是透射光源强度。

玻璃表面反射光和透射光都属于偏振光，令反射光偏振度为γ，透射光偏振度为χ：

则：

将公式(8)、(9)代入公式(5)求解得到透射光在垂直方向上和平行方向上光强分量为：

同时确定反射光在垂直方向上和平行方向上光强分量为：

总光强等于垂直方向和平行方向光强之和，因此确定玻璃表面反射光成分和透射光成分如下：