[发明专利]基于激光偏振特性的海底地形重建系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光偏振特性的海底地形重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，水下目标偏振信息和定位信息的获取：探测激光经偏振片射向海底目标，激光偏振信息采集模块接收海底目标的偏振反射光并传输至信息处理模块，信息处理模块通过对海底目标的偏振反射光进行同步接收与实时处理，得到海底目标深度信息和海底目标偏振信息，并且使用GPS信号采集模块进行实时定位，获取该海底目标的GPS二维位置信息；

步骤2，偏振特性数据库的建立：根据海底典型目标的偏振特性的影响因素，整理现有的偏振特性数据，利用SQL Server 2008建立偏振特性数据库；并通过Delphi7建立交互式界面，完成对所建立偏振特性数据库的管理；此外，还通过交互式界面将系统测得的偏振数据添加在偏振特性数据库中，对偏振特性数据库记录进行实时修改、插入、删除这些管理功能，使偏振特性数据库不断完善；

步骤3，目标的识别分类：通过Delphi 7建立交互式界面，完成对步骤2所建立偏振特性数据库的管理，通过查询比对步骤1中所测的海底目标偏振信息与步骤2中偏振特性数据库保存的现有偏振特性数据，完成海底目标的识别与分类；

步骤4，海底地形的三维重建：利用Cubic方法对步骤1得到的GPS二维位置信息和海底目标深度信息进行插值处理，然后根据插值后的三维坐标数组利用surf函数绘制地形曲面及其它海底目标，根据步骤3得到的目标识别分类结果，为地形曲面赋予相应的纹理材质，还原水下场景；

步骤1所述水下目标偏振信息和定位信息的获取，具体如下：

(1)系统上电，通过信息处理模块上的按键操纵步进电机模块，使系统到达指定的探测点；

(2)打开激光产生模块中的激光器，激光器发出的532nm蓝绿光经过偏振片后，出射光的振动限制在设定振动方向上，变成了线偏振光并射向海底目标；

(3)532nm蓝绿激光经海底目标反射，反射光同时通过532nm滤光片和偏振度方向分别为0°、45°、90°、135°的偏振片后，被4路光电二极管接收，光电二极管采集到的电流信号转换为电压信号，然后通过放大电路对信号放大，放大后的电压信号被模数转换器转换为数字信号后，送入到信息处理模块中FPGA进行处理，计算出该探测点对应的海底目标深度信息和海底目标偏振信息，并存储至SD卡；

(4)使用GPS信号采集模块对系统所在位置进行实时定位，获取该海底目标的GPS二维位置信息，并传输至信息处理模块中FPGA，并存储在SD卡中；

(5)信息处理模块中FPGA控制步进电机模块移动到下一个探测点继续探测，重复(2)～(4)步骤直至探测全部完成，将数据从SD卡中导出，并进行分析；

步骤3所述通过查询比对步骤1中所测的海底目标偏振信息与步骤2中偏振特性数据库保存的现有偏振特性数据，完成海底目标的识别与分类，具体为：步骤1中所测的海底目标偏振信息与步骤2中偏振特性数据库保存的现有偏振特性数据，若在相同探测条件下两者的偏振特性相同，即可判定两者为相同物质。

2.根据权利要求1所述的基于激光偏振特性的海底地形重建方法，其特征在于，步骤4所述对步骤1得到的GPS二维位置信息和海底目标深度信息进行插值处理，其中插值处理方法采用Cubic方法，步骤如下：

第一：根据离散坐标，参考凸包算法，获得离散点的凸包；

第二：构建Delaunay三角网；

第三：根据格网化方法，获取格网点的坐标；

第四：遍历插值区域内所有的格网点，根据插值点所在的三角形内的三个点，使用三次方程内插出待定点坐标上的值。