[发明专利]基于偏振的散射介质深度恢复方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于偏振的散射介质深度恢复方法及装置，其中，该方法包括以下步骤：预先搭建偏振图像采集系统；基于偏振图像采集系统，将光源后的偏振片固定在任意位置，将相机后的偏振片调整为三个不同角度，分别连续采集偏振度图像；对不同深度的平面物体重复执行上述步骤，并分别计算不同深度下的偏振度图像，对同一深度下的偏振度图像进行图像滤波，计算出每个深度不同位置偏振度的分布情况，根据分布情况获得标定数据；依据上述采集的相同条件，在不同场景采集多个偏振度图像，并计算多个偏振度图像的偏振度，与标定数据进行比较以估计散射介质深度。该方法简单，易于实现，能够抗散射，可以显著减小图像噪声，并且能够实现深度恢复。

技术领域

本发明涉及计算摄像学、图像处理技术领域，特别涉及一种基于偏振的散射介质深度恢复方法及装置。

背景技术

深度恢复广泛地应用于计算机视觉各种任务中。目前的场景深度恢复方法主要基于深度相机，如微软公司的Kinect，Intel公司的RealSense相机等，但是这类相机在雾天、水下等散射介质的场景成像质量不高。基于偏振成像的偏振相机结合了图像处理去雾技术，得到较好的去雾效果，但是无法获得场景的深度信息。因此，亟待一种可同时解决散射介质成像和深度恢复问题的方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于偏振的散射介质深度恢复方法，该方法采用的系统简单，易于实现，能够抗散射，显著减小图像噪声。

本发明的另一个目的在于提出一种基于偏振的散射介质深度恢复装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了基于偏振的散射介质深度恢复方法，包括以下步骤：步骤S101，预先搭建偏振图像采集系统；步骤S102，基于所述偏振图像采集系统，将LED光源后的偏振片固定在任意位置，将工业相机后的偏振片调整为180°内的三个不同角度，分别连续采集偏振度图像；步骤S103，对不同深度的平面物体重复执行步骤S101-S102，并分别计算不同深度下的偏振度图像，对同一深度下的偏振度图像进行图像滤波，以计算出每个深度不同位置偏振度的分布情况，根据所述分布情况获得标定数据；步骤S104，依据上述采集的相同条件，在不同场景采集多个偏振度图像，并计算所述多个偏振度图像的偏振度，与所述标定数据进行比较以估计散射介质深度。

本发明实施例的基于偏振的散射介质深度恢复方法，利用散射介质对光的传播具有起偏作用，散射介质景物反射光近似为无偏光，通过主动式偏振光照明、图像信号采集、偏振度计算和图像处理等技术进行系统构建和标定，从而可以计算出待测景物的深度图，且系统简单，易于实现，能够抗散射，减少图像噪声。

另外，根据本发明上述实施例的基于偏振的散射介质深度恢复方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述偏振图像采集系统包括工业相机、LED光源和两个偏振片，其中，所述LED光源和所述工业相机后面分别放置一个偏振片。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述偏振度的计算公式为：

其中，I₀、I₄₅和I₉₀分别为0°、45°和90°采集到的图像数据，I_U为总像素强度的一半，P为偏振度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述图像滤波采用VBM3D算法。