[发明专利]基于偏振成像的可见光增强方法

摘要

本发明公开了一种基于偏振成像的可见光图像增强方法，首先利用偏振成像方法获取图像中的偏振信息，其次将偏振信息在邦加球中进行聚类得到偏振特征图像，最后融合偏振特征图像与光强图像得到最终的增强图像。本发明能够很好地突出目标的偏振特征，使图像具有完整的目标区域，边缘清晰，细节信息丰富，从而快速有效探测与识别可见光波段目标。

主权项

1.一种基于偏振成像的可见光增强方法，其特征在于步骤如下：步骤1，获得目标偏振参量图像：利用偏振成像系统对目标进行偏振成像，得到偏振成像系统中偏振片的透光轴与水平方向的夹角分别为0°，45°，90°，135°的线偏振分量光强图像I0，I45，I90和I135，加上1/4波片后，分别测量左旋和右旋圆偏振分量光强图像IL和IR，进而得到斯托克斯参量图像I，Q，U，V，其中I表示光波的总强度，即光强值；Q代表水平偏振和垂直偏振之间的强度差；U代表光线偏振部分方向在45°和‑45°之间的强度差；V代表光的左旋和右旋圆偏振分量的强度差；步骤2，获得偏振度图像、偏振角图像和椭率角图像：由步骤1中的斯托克斯参量图像I，Q，U，V计算得到偏振度图像P、偏振角图像θ和椭率角图像ε；步骤3，将步骤2中得到的偏振度图像P、偏振角图像θ和椭率角图像ε中的像素点在邦加球中表示，即将偏振度图像、偏振角图像和椭率角图像中每个相同像素点位置的图像像素灰度值对应到邦加球中，并对这些点用K‑means聚类得到偏振特征图像F；步骤4，运用双树复小波对光强图像I和偏振特征图像F进行分解，此处的光强图像I即步骤1中斯托克斯参量图像中的I；低频子带采用主成分分析法，高频子带选用区域方差特征匹配的融合策略，得到最终的增强图像FI；用双树复小波对光强图像I和偏振特征图像F进行分解，对低频子带和高频子带选用不同的融合方式，具体实现过程如下：步骤4.1采用主成分分析法对低频子带作如下处理：其中，IL(x,y)、FL(x,y)分别为光强图像和偏振特征图像小波分解后的低频系数，FIL(x,y)为融合图像的低频系数，c1和c2分别为强度图像和偏振特征图像的主特征向量；步骤4.2对高频子带选用区域方差特征匹配的融合方法：采用方差作为衡量一个区域内目标特征显著性的度量值，即窗口为m*n的区域方差表示为：式中，和表示第l层分解以(x,y)为中心的局部方差，表示以(x,y)为中心的区域像素的灰度均值，为加权矩阵，计算局部方差匹配度：M(x,y)在0～1之间取值，如果存在一个阈值T，如果M(x,y)<T，说明两幅图像的高频子带图像之间的相关性比较低，则有当M(x,y)>T时，说明两幅图像之间的相关性较高，采用加权融合，则有其中，