[发明专利]一种水下主动激光扫描成像系统中散射背景抑制方法

说明书

本发明涉及一种水下主动激光扫描成像系统中散射背景抑制方法，本方法对记录接收的光场图像作两次重聚焦处理，第一次重聚焦是对激光照射到被测物体表面激光光点的重聚焦，第二次重聚焦是对激光光点前景散射光的重聚焦，再对前后两幅图像作差分处理，并计算反射光点的衬度值；采用一种计算机自动判断流程，使得差分所得图像上激光点的衬度值最大，或足够大。本发明的实施例表明，采用光场记录的水下激光主动扫描成像系统，采用上述前后两次重聚焦、差分处理及计算机自动判定流程，达到了较好的散射背景抑制效果。

技术领域

本发明属于水下主动视觉成像技术领域，涉及一种水下主动激光成像系统中能对散射背景抑制方法。

背景技术

水下视觉在海底资源勘探、海洋开发、水下探测、水下反恐等方面有广泛的应用。众所周知，水下声成像的图像分辨力低，目标细节无法从图像中获取，难以满足上述应用需要；水下光成像，尤其是水下主动激光成像可弥补声成像的不足。然而，由于水介质具有较强的散射光学特性，影响了水下激光成像系统的成像质量。目前，已有多种水下激光主动成像技术和方法，如，基于时间分离的距离选通法、基于空间分离的同步扫描法，以及基于偏振抑制的偏振成像法等，这些方法都能够起到一定程度抑制发射激光散射的作用，但仍需要进一步改进完善。此外，除发射激光散射外，还有背景光(如太阳光)在水中的散射光、微生物荧光，以及各种散射光的多次散射等影响。

传统水下主动激光扫描系统采用普通相机对目标反射光进行接收记录，反射激光点掩埋在背景散射噪声中无法分离。本发明采用商品化光场相机记录激光扫描成像系统水下全部光场，包括激光反射光线和各种散射背景杂光的位置和方向信息，为散射背景杂光与激光反射光分离提供了可能。

已公开的专利CN201710152249采用光场记录水下激光同步扫描三角测距成像的全部光场信息，基于光场记录信息，通过空域光场变换技术来实现对不同深度场景的断层扫描重聚焦，获得物方场景不同深度的重聚焦切片图像，从而提取投射到物体表面反射后的激光光斑清晰图像，抑制物方场景其它位置的散射光和各种杂光。本发明采用不同的处理方法：首先，对记录的光场图像进行前后两次重聚焦，第一次重聚焦是对激光照射到物体表面激光光点的重聚焦，第二次重聚焦是对激光光点前景散射光的重聚焦，再对前后两幅图像差分处理；为确定第二次重聚焦的合适位置，提出一种计算机自动判断流程，使得差分所得图像上激光点的衬度最大，或足够大。本发明的实施例表明，采用光场记录的水下激光主动成像系统，通过前后两次重聚焦、差分处理及计算机自动判定流程，可以达到较好的散射背景抑制作用，且实施方法简便。

发明内容

本发明目的在于针对水下主动激光扫描成像系统中散射光导致的激光反射光点衬度问题，提供一种水下主动激光扫描成像系统中散射背景抑制方法，可以有效的将水下散射背景与激光反射光相分离，提高图像激光点的衬度值。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明的水下主动激光扫描成像系统中散射背景抑制方法，包括如下操作原理：

1)两次重聚焦，具体为：第一次重聚焦是对激光照射到被测物体2表面上激光光点的重聚焦，第二次重聚焦是对被测物体2表面上激光光点前景，对应对焦深度系数为β的散射光场重聚焦。

2)差分处理，具体为：将第一次重聚焦图像与第二次重聚焦图像差分处理，得到包含激光反射光点的差分图像。

3)差分图像反射光点衬度值计算机自动判定，具体为：为确定第二次重聚焦的合适位置，

采取计算机自动判断流程，使得差分所得图像上激光点的衬度值最大，或足够大。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种水下主动激光扫描成像系统中散射背景抑制方法，应用在采用光场相机接收记录的水下主动激光扫描成像系统中，该系统包括激光发射扫描系统，被测物体，光场相机，以及构成光场相机的主透镜，微透镜阵列和图像传感器，其特征在于操作步骤如下：