CN116380076B 一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位方法及系统 （河海大学）

号一种基于偏振特性与天空图像复原的水下本发明公开了一种基于偏振特性与天空图偏振方向的水下天空图像，采用维纳滤波结合道先验原理和偏振特性对水下物理成像模型中复杂水环境下通过偏振图像去噪和复原提高偏2(1)获取水下多个偏振方向的天空图像，使用维纳滤波结合BRDF模型对天空偏振图像(2)以水下物理成像模型为背景，采用暗通道先验原理和偏振特性对水下成像模型中(3)对于复原后的偏振图像，基于偏振对立感知模型获取偏振信息，计算水下偏振模2.根据权利要求1所述的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位方法，其特征用维纳滤波对图像的模糊和噪声进行处理，通过点扩散(PSF)函数描述图像的模糊过程以3.根据权利要求1所述的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位方法，其特征(2.1)根据暗通道先验原理估算水下成像物理模型中的透射率和无穷远处水下背景光(2.2)基于偏振信息估计各像素点的后向散射光，在偏振角图中选取出现概率最大的4.根据权利要求1所述的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位方法，其特征_t(x,y))。5.根据权利要求1所述的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位方法，其特征36.根据权利要求1所述的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位方法，其特征(4.3)建立水下空间坐标系与太阳子午线的关系模型，根据提取出的太阳子午线位置偏振图像检测处理模块，用于获取水下多个偏振方向理和偏振特性对水下成像模型中的透射率、无穷远处水下背景光强和后向散射光进行估8.根据权利要求7所述的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位系统，其特征9.根据权利要求7所述的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位系统，其特征4_t(x,y))。述的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定位方5[0007](1)获取水下多个偏振方向的天空图像，使用维纳滤波结合BRDF模型对天空偏振[0008](2)以水下物理成像模型为背景，采用暗通道先验原理和偏振特性对水下成像模6[0011]作为优选，所述步骤(1)中使用维纳滤波结合BRDF模型对天空偏振图像进行去噪始图像的细节信息；使用双向反射分布函数(BRDF)模型估算水下环境中光线的传播过程，[0012]作为优选，所述步骤(2)中采用暗通道先验原理和偏振特性对水下成像模型中的[0013](2.1)根据暗通道先验原理估算水下成像物理模型中的透射率和无穷远处水下背景光强，以3x3窗口对图像进行暗通道处理，寻找一个在当前像素的局部区域内最暗的像[0021](3.2)以自适应优化方式求解7[0025](4.3)建立水下空间坐标系与得到的偏振角分布模式，(b)行是不同时间检测偏振信息并通过计算得到的偏振度分布模8[0036]如图1所示，在本发明实施例公开的一种基于偏振特性与天空图像复原的水下定H2*9i物理模型中的透射率和无穷远处水下背景光强，基于偏振信息估计各像素点的后向散射选择大小为3*3的窗口，寻找一个在当前像素的局部区域内最暗的像素，得到暗通道图像dark[0080]考虑到实际情况下，水偏振分量与左旋偏振分量之间的光强强度差，由Stokes矢量参数计算偏振度DOP与偏振角[0091]③筛选出满足偏振角Ψs的像素位置对应的偏振度，选择最大偏振值作为后向散k1I90°k2I0°c1I45°[0102]S2＝k3I0°k4I90°c2I135°i[0112](3)根据偏振感知模型计算水下偏振模式，即偏振度DOP分布图和偏振角AOP分布向与地理正北方向的夹角poo首先根据水下偏振模式提取出太阳子午线，得到太阳子午线将太阳子午线位置特征点从背景区域分割出来。采用直线拟合方法提出太阳子午线的位阳赤纬角δ、时间时角t就能够获得当前时刻的太阳高度角θs和太阳方位角pss其解算公式的太阳子午线与体轴的夹角psms从而计算出载体方向与地理正北的夹角方位角po解[0126]Po=ps-psm器时实现所述的基于偏振特性与天空图像复原的水下定位方法[0130]为了验证本发明提出的利用偏振特性与天空图像复原的水下定位方法与系统的试，实验记录了每一小时的