[发明专利]一种基于偏振度椭圆拟合的中性点识别方法有效

专利信息
申请号: 201310506899.X 申请日: 2013-10-24
公开(公告)号: CN103559479A 公开(公告)日: 2014-02-05
发明(设计)人: 范之国;王子谦;金海红;孙洁;高隽 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: G06K9/00 分类号: G06K9/00;G06T7/00
代理公司: 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 代理人: 何梅生
地址: 230009 *** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 偏振 椭圆 拟合 中性 识别 方法
【权利要求书】:

1.一种基于偏振度椭圆拟合的中性点识别方法,其特征是,按如下过程进行:

步骤1:在不同偏振角度θ1,θ2,…,θn下分别获取相应的天空偏振图像I1,I2,…,In,n≥3;

步骤2:利用大津算法提取有效区域Zvalid

依次将n幅天空偏振图像I1,I2,…,In作为大津算法的输入图像,通过大津算法分别计算出每一幅天空偏振图像I1,I2,…,In所对应的自适应阈值t1,t2,…,tn,根据所述自适应阈值t1,t2,…,tn依次将对应的天空偏振图像I1,I2,…,In进行二值化处理,获得对应于所述天空偏振图像I1,I2,…,In的n幅二值图像BW1,BW2,…,BWn,对所述n幅二值图像BW1,BW2,…,BWn进行“与”操作,获得二值图像BWvalid,令所述二值图像BWvalid中像素为1的连通区域为有效区域Zvalid

步骤3:计算偏振度图像ID

3.1、利用式(1)获得所述有效区域Zvalid内的斯托克斯矢量S=(I,Q,U)T

I+Qcos2θ1+Usin2θ1=2I1I+Qcos2θ2+Usin2θ2=2I2...I+Qcos2θn+Usin2θn=2In---(1)]]>

式(1)中,I为大气光的总光强,Q为大气光在水平方向上的偏振光强分量,U为大气光在45°方向上的偏振光强分量;

3.2、根据所述斯托克斯矢量S=(I,Q,U)T通过式(2)获得所述有效区域Zvalid内的偏振度分布Dop:

Dop=Q2+U2I---(2)]]>

3.3、通过式(3)将所述偏振度分布Dop映射为偏振度图像ID

ID=[Dop×255]   (3)

式(3)中,[Dop×255]表示对Dop×255的计算结果向下取整;

步骤4:对所述偏振度图像ID进行二值化处理;

4.1、在所述有效区域Zvalid内,对所述偏振度图像ID进行图像滤波处理获得去噪后的偏振度图像ID′;

4.2、将所述去噪后的偏振度图像ID′作为大津算法的输入图像获得去噪后的偏振度图像ID′的自适应阈值td

4.3、根据所述自适应阈值td对所述去噪后的偏振度图像ID进行二值化处理获得二值图像BWb

步骤5:查找所述有效区域Zvalid内中性点所在的区域Z1和Z2

在所述有效区域Zvalid内,查找出所述二值图像BWb中所有像素值为1的连通域,并依次比较各个连通域中所包含的像素点数量,从中选择出包含像素点数量最多的两个连通域Zmax1和Zmax2,所述连通域Zmax1和Zmax2为中性点所在区域Z1和Z2

步骤6:利用椭圆拟合算法对中性点所在区域的边缘进行拟合;

6.1、判断所述区域Z1和Z2内的每个像素的4-连通的邻域上的像素值是否都取值为1,选择4-连通的邻域上的像素值都取值为1的像素赋值为0,从而获得区域边缘Edge1和Edge2

6.2、分别将所述区域边缘Edge1和Edge2作为椭圆拟合算法的输入,对所述区域边缘Edge1和Edge2进行椭圆拟合,得到所述区域边缘Edge1和Edge2的拟合椭圆E1和E2,所述拟合椭圆E1和E2的拟合方程为椭圆方程1和椭圆方程2:

椭圆方程1:a1x2+b1xy+c1y2+d1x+e1y+f1=0   (4)

椭圆方程2:a2x2+b2xy+c2y2+d2x+e2y+f2=0   (5)

式(4)和(5)中,a1、b1、c1、d1、e1和f1以及a2、b2、c2、d2、e2和f2分别为椭圆拟合算法所获得的椭圆方程的系数;x和y为椭圆方程的变量;

步骤7:识别中性点;

由所述椭圆方程1和椭圆方程2,分别获得所述拟合椭圆E1和E2的椭圆中心坐标C1(b1e1-2c1d14a1c1-b12,b1d1-2a1c14a1c1-b12)]]>C2(b2e2-2c2d24a2c2-b22,b2d2-2a2c24a2c2-b22);]]>所述椭圆中心坐标C1和C2即为所述中性点。

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