[发明专利]基于可见光偏振成像的实时非接触水面波纹测量方法

摘要

一种基于可见光偏振成像的实时非接触水面波纹测量方法，首先利用偏振成像系统获取水面反射光的多偏振态图像，根据多偏振态图像计算反射光的偏振度和偏振方位角；然后利用偏振度，结合菲涅尔定律计算出入射至水面光线的入射角；最后基于偏振方位角和入射角，计算水面微面元的法向量。本发明方法为非接触成像测量，避免测量方法影响水面波纹，测量时不需要事先在水下放置靶标或模板等，适用于机载水下成像图像校正的实际需求；同时，能够实时给出水面波纹的二维空间坡度分布，便于机载水下成像的图像校正。

主权项

一种基于可见光偏振成像的实时非接触水面波纹测量方法，其特征在于，具体实施步骤如下：步骤一、利用偏振成像系统获取水面反射光的多偏振态图像，根据多偏振态图像计算反射光的偏振度DOLP和偏振方位角Ψ；步骤二、利用偏振度DOLP，结合菲涅尔定律计算出入射至水面光线的入射角θi；步骤三、基于偏振方位角Ψ和入射角θi，计算水面微面元的法向量nW；该步骤的具体过程为：(1)以偏振成像系统的光学主点为坐标原点O，以偏振成像系统中CCD的行方向和列方向分别为X轴和Y轴，并以光轴方向为Z轴，建立偏振成像系统坐标系O‑XYZ；设定入射光线由水面微面元进行反射；定义入射光和反射光所在平面为反射面，且入射光线与反射光线在水面微面元上的交点为A；定义反射光线与偏振成像系统上像面的交点为D，定义反射面与像面的交线与像面下边界线的交点为B；(2)计算直线AO的方向向量nAO，基于偏振方位角Ψ计算直线BD的方向向量nBD，然后根据nAO和nBD计算反射面的法向量nR；(3)根据入射角θi、直线AO的方向向量nAO、反射面的法向量nR和入射光的方向向量ni，计算出水面微面元的法向量nW；步骤四、根据步骤三计算的水面微面元的法向量nW求解水面波纹坡度，实现水面波纹非接触实时测量。