水下偏振清晰成像方法综述

发布时间：2021-03-18 14:21

　　水下成像环境复杂多变,在水下视觉的研究中会遇到许多典型的问题:在复杂的光学环境中,水下成像质量急剧下降,传统成像方法中常用的诸如颜色、亮度等特征衰减严重,难以有效地提高水下成像的质量。偏振成像可以对水下散射进行有效抑制,在水下成像环境中,分析目标信息光、后向散射光和前向散射光相应的偏振特性,针对性地解决不同分量对图像的影响进而实现图像质量的提高。基于水下成像物理模型、偏振成像原理详细阐述了水下偏振成像原理,着重论述了几种经典的水下偏振成像方法,总结了当前基于偏振特性的水下成像技术,并对其实际效果进行评价分析,依据现有的水下偏振成像技术的优缺点和实际成像效果对水下偏振成像技术的未来发展进行总结展望。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2020,49(06)北大核心

【文章页数】：11 页

【图文】：

水下清晰成像方法归类Fig.1Categoriesofunderwaterclearimagingmethods20190574–2

向散射光则是光线在传播过程中未照射到目标前由水体中的粒子散射进入到相机，后向散射光会使得物体变得模糊，同时图像对比度也会下降，前向散射则是光线经由物体反射后在到达相机前被水体中的粒子所散射，前向散射光会使得图像的分辨率降低，造成图像模糊。一般认为后向散射光是造成水下图像对比度下降和可见距离缩减的主要原因，前向散射光对图像退化的影响则可忽略，因此在诸多水下图像复原方法中都不考虑前向散射光的作用，从而Jaffe-McGlamery模型化简为：I(x,y)=S(x,y)+B(x,y)(2)图2Jaffe-McGlamery水下成像模型Fig.2J-Munderwaterimagingmodel假定目标最初的辐照度为J(x,y)，即需要恢复出来的清晰图像，光从目标传播到探测器时由于散射和红外与激光工程第6期www.irla.cn第49卷20190574–3

癯上穹椒ㄓ?水下增强或复原方法结合，这类方法也都取得了出色地效果。参考文献[61]中将偏振与图像去噪成功结合，在大气环境中恢复清晰图像，未来如何将这类方法引入到水下成像中解决水下偏振成像方法的噪声放大问题将是研究的重点内容之一。4仿真与分析为了比较各种不同类型的增强或复原算法，对比分析偏振成像方法在水下环境中的应用前景，在实验室搭建了模拟水下成像环境的实验场景。总共搭建四组场景，场景中包含了不同材质、不同表面属性(光滑或粗糙)的人造物品和天然物品。具体四组场景的搭建如图3所示。图3四组实验场景Fig.3Fourexperimentalscenes红外与激光工程第6期www.irla.cn第49卷20190574–6

【参考文献】：
期刊论文
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[3]红外偏振感知与智能处理[J]. 赵永强,李宁,张鹏,姚嘉昕,潘泉.  红外与激光工程. 2018(11)
[4]浅海被动水下偏振成像探测方法[J]. 卫毅,刘飞,杨奎,韩平丽,王新华,邵晓鹏.  物理学报. 2018(18)
[5]全局参数估计的水下目标偏振复原方法[J]. 范之国,宋强,代晴晴,闫羽.  光学精密工程. 2018(07)
[6]深海光学照明与成像系统分析及进展[J]. 全向前,陈祥子,全永前,李晨.  中国光学. 2018(02)
[7]基于非偏振光照明的水下偏振成像目标增强技术[J]. 杨力铭,梁健,张文飞,巨海娟,任立勇,韩军,屈恩世.  光学学报. 2018(06)
[8]多尺度水下偏振成像方法[J]. 韩平丽,刘飞,张广,陶禹,邵晓鹏.  物理学报. 2018(05)
[9]水下图像增强和复原方法研究进展[J]. 郭继昌,李重仪,郭春乐,陈善继.  中国图象图形学报. 2017(03)
[10]基于Stokes矢量的实时偏振差分水下成像研究[J]. 管今哥,朱京平,田恒,侯洵.  物理学报. 2015(22)



本文编号：3088471