一种仿螳螂虾视觉偏振拮抗感知的水下偏振成像方法

摘要

本发明提出一种仿螳螂虾视觉偏振拮抗感知的水下偏振成像方法，本发明方法模拟螳螂虾复眼，采集拮抗对偏振信号，建立偏振拮抗模型，设计拮抗模型的调谐因子，调控各个方向的偏振敏感度，得到偏振拮抗参数，进而得到偏振度参数和合成光强参数，最后通过光电转换模型完成从光强矩阵到成像面上像元灰度的转换，得到各参数图像。本发明方法增强了偏振响应信号的幅度，降低了光照不均引起的影响，改善了偏振参数图像中目标与背景之间的对比度，提高了水下目标检测的精度。

主权项

1.一种仿螳螂虾视觉偏振拮抗感知的水下偏振成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A，通过仿螳螂虾视觉偏振对立感知机制，采集六个偏振信号，分别是30°、120°、75°、165°四个方向的线偏振光强I(30°)、I(120°)、I(75°)、I(165°)和左旋、右旋两个方向的圆偏振光强；步骤B，判断是否采集到六个偏振信号，若是，执行步骤E；否则执行步骤C；步骤C，判断采集的偏振信号是否包含了三个线偏振光强和一个圆偏振光强，若是，执行步骤D；否则，返回执行步骤A；步骤D，根据已采集的三个线偏振光强和一个圆偏振光强，通过计算，分别得到未采集到的一个线偏振光强和一个圆偏振光强；步骤E，组成六组偏振拮抗信号；将每两个偏振信号组成两组偏振拮抗信号，包括四组线偏振拮抗信号和两组圆偏振拮抗信号；所述四组线偏振拮抗信号分别为：30°/120°、120°/30°、75°/165°以及165°/75°；所述两组圆偏振拮抗信号分别为：左旋/右旋、右旋/左旋；步骤F，获取偏振拮抗参数；六组偏振拮抗信号分别输入六个偏振拮抗通道，每个通道中具有偏振拮抗数学模型，并在模型中设置调谐因子调控对拮抗偏振信号的增强和抑制，六个偏振拮抗通道输出六个偏振拮抗参数；分别为30°方向偏振拮抗参数S_h、120°方向偏振拮抗参数S_v、左旋偏振拮抗参数S_l、右旋偏振拮抗参数S_r、75°方向偏振拮抗参数S_d和165°方向偏振拮抗参数S_-d；所述偏振拮抗数学模型的数学表达式为：$S_{{\theta }_1-{\theta }_2}=k_{{\theta }_1}*I\left({\theta }_1\right)-k_{{\theta }_2}*I\left({\theta }_2\right)$I(θ₁)和I(θ₂)表示入射光线经过不同偏振片后输出的偏振光光强；θ₁和θ₂表示光的振动方向与偏振片主光轴之间的夹角，满足θ₁+θ₂=90°，即保证I(θ₁)和I(θ₂)为一组偏振拮抗信号；和为调谐因子，$k_{{\theta }_1}\ge \mathrm{1,0}<k_{{\theta }_2}\le 1;$表示偏振拮抗模型输出的响应信号；步骤G，基于得到的六个偏振拮抗参数，计算得到偏振度参数DOP和合成光强参数I；步骤H，利用光电转换模型将参数矩阵转换成像元灰度矩阵，得到S_h、S_v、S_l、S_r、S_d、S_-d、DOP和I八个参数图像。