[发明专利]水下标定目标成像装置及光学图像法水质浊度在线检测方法

权利要求书

1.一种基于水下标定目标成像装置的光学图像法水质浊度在线检测方法，其特征在于：水下标定目标成像装置，包括相机和作为标定目标的黑色圆盘，黑色圆盘表面反射率为0，半径为500mm，黑色圆盘通过透明连接杆与相机镜头连接，标定目标距离与相机成像面间的基线距离为2000mm，透明连接杆一端固定在相机镜头的外侧壁上方，另一端悬接黑色圆盘，黑色圆盘距透明连接杆的距离为50mm；对已知固定距离下的标定目标进行成像；在所成水下图像非标定目标区域中根据暗信道先验模型估计水下场景的背景光；在所成水下图像标定目标区域中根据已知的标定目标上各点同相机成像面间的距离及水下光学成像模型计算水下标定目标上各点水质浊度参数估计值；将标定目标上各点水质浊度参数估计值的均值作为当前水下环境的水质浊度；

在标定目标区域，由于标定目标表面为黑色，反射率因此标定目标所在图像区域的成像模型建模公式可以变换为：

则，

其中，为非标定目标区域x^b中的j点上的成像信息，β为场景中的背景光，为点上目标表面的反射率，α为介质对光线的衰减系数，为场景中空间处的成像空间距离，为标定目标上第i点红绿蓝色彩信道λ＝[R,G,B]上的强度，α_i,λ为当前水下环境中色彩信道λ＝[R,G,B]在标定目标点上对浊度值的估计值，为标定目标物上的点同相机间的空间距离，计算为其中为点到相机间的垂线空间距离，L为点到相机间的基线空间距离，β_λ为当前水下环境中色彩信道λ＝[R,G,B]上的背景光。

2.如权利要求1所述的基于水下标定目标成像装置的光学图像法水质浊度在线检测方法，其特征在于：标定成像相机参数为：焦距22mm，成像波长450-1050nm，CMOS型号OV2715。

3.如权利要求1所述的基于水下标定目标成像装置的光学图像法水质浊度在线检测方法，其特征在于，将所测得标定目标上各点水质浊度估计值α_i,λ的均值作为最终浊度的检测结果：

以此实现水质浊度检测，其中n为标定目标物所占像素点大小。

4.如权利要求1所述的基于水下标定目标成像装置的光学图像法水质浊度在线检测方法，其特征在于，对于基于暗信道先验模型及标定目标图像计算当前环境中的背景光β_λ，由于标定目标仅占所成水下图像中的部分区域，所成图像中必然包含有非标定目标的自然背景区域；在该区域中，根据暗信道先验模型估计背景光；

根据暗信道估计模型：

其中，β_dark＝λ描述为当暗信道为λ时背景光在色彩信道λ上的强度,I_b为非标定物目标区域，I_λ(y)为y点上信道为λ上的光强度；

则，结合式(9)可得：

其中，为标定目标上第i点红绿蓝色彩信道λ＝[R,G,B]上的强度，I_b 为非标定物目标区域，为以像素点为中心的邻域。