[发明专利]一种基于偏振度椭圆拟合的中性点识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于偏振度椭圆拟合的中性点识别方法，属于大气光学研究领域。

背景技术

太阳光本身是一种自然光源，但是在大气传输过程中被大气中的粒子散射和反射，比如被O₂和N₂分子散射和反射，由此会产生相应的偏振光。具有不同偏振方向，不同偏振强度的太阳光，便形成了特定的大气偏振模式。中性点是大气偏振模式的重要特征，中性点是天空中的特殊位置，该位置上的大气光偏振度最低，且沿太阳子午线经过该位置时大气光的偏振化方向将发生90°旋转。通过分析中性点分布位置的变化也可以实现对大气环境的监测。大气偏振模式中性点的分布信息为反演大气的光学和物理参数、建立大气散射辐射偏振特性模型提供了必不可少的素材。因此，要实现利用偏振模式完成大气探测及大气环境检测，大气偏振模式信息中中性点的测量和识别是必不可少的。

现有技术中，虽有对大气偏振模式中中性点进行探讨和研究，但未提出过如何对中性点进行检测和识别。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种基于偏振度椭圆拟合的中性点识别方法，能对天空偏振图像中的中性点进行有效识别和标定，从而为大气环境检测提供中性点特性信息。

本发明为解决技术问题采取如下技术方案：

本发明一种基于偏振度椭圆拟合的中性点识别方法的特点是按如下过程进行：

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

步骤2：利用大津算法提取有效区域Z_valid；

依次将n幅天空偏振图像I₁,I₂,…,I_n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,…,I_n所对应的自适应阈值t₁,t₂,…,t_n，根据所述自适应阈值t₁,t₂,…,t_n依次将对应的天空偏振图像I₁,I₂,…,I_n进行二值化处理，获得对应于所述天空偏振图像I₁,I₂,…,I_n的n幅二值图像BW₁,BW₂,…,BW_n，对所述n幅二值图像BW₁,BW₂,…,BW_n进行“与”操作，获得二值图像BW_valid，令所述二值图像BW_valid中像素为1的连通区域为有效区域Z_valid；

步骤3：计算偏振度图像I_D；

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