[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
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 | ||
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:
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:
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
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