CN107147833A - 一种霾降质图像全偏振清晰化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种霾降质图像全偏振清晰化装置，采用主动发射包含圆偏振信息光束的方法，由高清摄像模组采集，通过数据线传至计算机终端，从而打破了目标反射光中圆偏振信息难以采集的局面；再者，计算机终端依据大气物理衰减模型，利用Stokes矢量检测原理，依据暗通道先验知识估计模型中未知参数，求解清晰图像；主要由LED灯出射装置、同步调整机构、偏振镜架、高清摄像模组及计算机终端构成；LED灯出射装置通过螺纹连接在整个图像采集装置的外部；偏振镜架套装在高清摄像模组的外部，高清摄像模组连接在同步调整机构的同步调整卡爪上，可调整图像信息采集的角度；高清摄像模组通过数据线与计算机终端相连，为去雾处理提供数据信息。

Description

一种霾降质图像全偏振清晰化装置

技术领域

本发明涉及全偏振图像信息获取装置。

背景技术

偏振图像信息的获取对大气偏振模式测试以及基于物理模型的天气退化图像复原方法起到重要作用。偏振去雾技术多基于线偏振信息，光的偏振信息一般采用Stokes矢量(I,Q,U,V)来描述，由于圆偏振光很难获取，目前基于物理模型的偏振去雾方法多是令V＝0，处理包含偏振信息的图像求解偏振参数I，Q，U，估计环境光值及大气偏振度，进而反演模型，实现去雾。研究表明，圆偏振光较线偏振光具有更多的潜在优势，尤其是在浑浊介质中，利用圆偏振光的旋性进行目标探测可以有效抑制散射光的影响。因此圆偏振光的信息采集有着非同寻常的研究意义。

目前，并没有一种可以主动发射圆偏振信息并能有效接受处理的全偏振去雾装置。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种用来解决自然界反射光中圆偏振信息难以采集的问题，从而达到利用全偏振信息进行去雾的目的霾降质图像全偏振清晰化装置。

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：

一种霾降质图像全偏振清晰化装置，包括：偏振镜片、偏振镜架、高清摄像模组、同步调整机构和LED灯出射装置；

LED灯出射装置的光源射出光线经过线偏振片和四分之一玻片最终射出；

偏振镜片数量为4个；

偏振镜架顶部预设用于装配偏振镜片的装配孔数量与偏振镜片数量想对应；

高清摄像模组为多个高清摄像头组成，且摄像头的数量与偏振镜片数想对应；

其中，每一个偏振镜片均为线偏振片及四分之一玻片组成，高清摄像模组的数据通过数据线输出最终与计算机连接；

同步调整机构为自定心卡盘结构，其中自定心卡盘的同步运动的卡爪的数量与高清摄像模组的高清摄像头的数量相对应，每一个高清摄像头均为可拆卸固定在一个卡爪上，且保证每一个高清摄像头与卡爪的同步径向运动的路径均经过一个偏振镜片的正投影区域的中心位置；

LED灯出射装置设置于同步调整机构侧边，保证LED灯出射装置的射出光线在高清摄像模组所有的高清摄像头的取景路径上，即LED灯出射装置用于为高清摄像头提供光源；

进一步的，同步调整机构包括：外壳、底扣盘、大锥齿轮、小锥齿轮、卡爪和驱动扳手；

偏振镜架下端为罩体结构，且偏振镜架罩置于外壳上端；

外壳中部为空腔，卡爪为底端带有螺纹的滑块结构，大锥齿轮为上端面带有与卡爪为底端螺纹配合的平面螺纹的锥齿轮结构；

外壳顶端设置有与卡爪的数量相同的径向延伸的卡爪滑动槽，且每一个卡爪滑动槽内均嵌入一个卡爪并与卡爪为滑动配合；

其中，每一个卡爪顶端专配有一个固定连接板，且固定连接板上设置有用于与高清摄像头底座预设装配孔连接和限位的定位铜柱；每一个卡爪底端均嵌入到外壳中部的空腔中，大锥齿轮转动装配于外壳空腔内部，且保证大锥齿轮的顶端的平面螺纹与卡爪底端的螺纹配合；

小锥齿轮转动装配于外壳侧壁，且小锥齿轮的带齿端与大锥齿轮的带齿下端面啮合，小锥齿轮的另一端同步转动装配驱动扳手；

底扣盘可拆卸装配于外壳底部；

进一步的，其中，偏振镜架、外壳和同步调整机构中心同轴，且偏振镜片的装配位置为等角度圆周分布于偏振镜架上端面。

采用上述技术方案的本发明，LED灯出射装置的光源前放置线偏振片及四分之一玻片，从而实现主动发射圆偏振光的目的；偏振镜片均为线偏振片及四分之一玻片组成，使目标反射光过滤剩余圆偏振信息，从而实现圆偏振光通过高清摄像头的采集；

其结构机理在于：驱动扳手的旋转带动小锥齿轮转动，小锥齿轮驱动大锥齿轮旋转，大锥齿轮的旋转方向决定卡爪的径向移动方向。

本发明的优点表现在：

1、充分利用圆偏振光携带稳定的偏振信息的优势。

2、变被动去雾为主动去雾，通过LED灯出射装置，主动制造产生圆偏振光，从而避开了圆偏振信息难以采集的窘境。

3、此装置易于实现，且应用广泛，其应用前景可充分运用在航天、航海、交运等领域。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

本发明共5幅附图,其中：

图1为本发明的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为本发明的爆炸图。

图5为本发明的高清摄像头与同步调整机构装配整体结构示意图。

图中：

1-偏振镜片；2-偏振镜架；3-高清摄像模组；4-定位铜柱；5-固定连接板；6-外壳；7-LED出射装置；8-大锥齿轮；9-底扣盘；10-数据线；11-卡爪；12-扳手；13-小锥齿轮。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示的一种霾降质图像全偏振清晰化装置，包括：偏振镜片1、偏振镜架2、高清摄像模组3、同步调整机构和LED灯出射装置7；

LED灯出射装置7的光源射出光线经过线偏振片和四分之一玻片最终射出；

偏振镜片1数量为4个；

偏振镜架2顶部预设用于装配偏振镜片1的装配孔数量与偏振镜片1数量想对应；

高清摄像模组3为多个高清摄像头组成，且摄像头的数量与偏振镜片1数想对应；

其中，每一个偏振镜片1均为线偏振片及四分之一玻片组成，高清摄像模组3的数据通过数据线10输出最终与计算机连接；；

同步调整机构为自定心卡盘结构，其中自定心卡盘的同步运动的卡爪11的数量与高清摄像模组3的高清摄像头的数量相对应，每一个高清摄像头均为可拆卸固定在一个卡爪11上，且保证每一个高清摄像头与卡爪11的同步径向运动的路径均经过一个偏振镜片1的正投影区域的中心位置；

LED灯出射装置7设置于同步调整机构侧边，保证LED灯出射装置7的射出光线在高清摄像模组3所有的高清摄像头的取景路径上，即LED灯出射装置7用于为高清摄像头提供光源；

进一步的，同步调整机构包括：外壳6、底扣盘9、大锥齿轮8、小锥齿轮13、卡爪11和驱动扳手12；

偏振镜架2下端为罩体结构，且偏振镜架2罩置于外壳6上端；

外壳6中部为空腔，卡爪11为底端带有螺纹的滑块结构，大锥齿轮8为上端面带有与卡爪11为底端螺纹配合的平面螺纹的锥齿轮结构；

外壳6顶端设置有与卡爪11的数量相同的径向延伸的卡爪滑动槽，且每一个卡爪滑动槽内均嵌入一个卡爪11并与卡爪11为滑动配合；

其中，每一个卡爪11顶端专配有一个固定连接板5，且固定连接板5上设置有用于与高清摄像头底座预设装配孔连接和限位的定位铜柱4；每一个卡爪11底端均嵌入到外壳6中部的空腔中，大锥齿轮8转动装配于外壳6空腔内部，且保证大锥齿轮8的顶端的平面螺纹与卡爪11底端的螺纹配合；

小锥齿轮13转动装配于外壳6侧壁，且小锥齿轮13的带齿端与大锥齿轮8的带齿下端面啮合，小锥齿轮13的另一端同步转动装配驱动扳手12；

底扣盘9可拆卸装配于外壳6底部；

进一步的，其中，偏振镜架2、外壳6和同步调整机构中心同轴，且偏振镜片1的装配位置为等角度圆周分布于偏振镜架2上端面。

采用上述技术方案的本发明，LED灯出射装置的光源前放置线偏振片及四分之一玻片，从而实现主动发射圆偏振光的目的；偏振镜片1均为线偏振片及四分之一玻片组成，使目标反射光过滤剩余圆偏振信息，从而实现圆偏振光通过高清摄像头的采集；

其结构机理在于：驱动扳手12的旋转带动小锥齿轮13转动，小锥齿轮13驱动大锥齿轮8旋转，大锥齿轮8的旋转方向决定卡爪11的径向移动方向。

其去雾计算原理：基于大气衰减模型进行图像去雾。首先，对衰减模型进行化简，从化简后的模型可以看出，若要求解清晰图像，需估计出图像偏振度P、大气光偏振度P_A以及无穷远处环境光值。其中，图像偏振度P可由四通道偏振模组(即采用四个高清摄像头)采集图像，依据Stokes光矢量检测原理，利用偏振元件的米勒矩阵计算获得；大气偏振度P_A的获取可看做无穷远处环境光偏振度的获取，推理后可近似估计为图像偏振度；无穷远处环境光A可基于暗通道先验知识估计获取。通过估计未知参数，反演去雾模型，求解清晰图像。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种霾降质图像全偏振清晰化装置，其特征在于，包括：偏振镜片(1)、偏振镜架(2)、高清摄像模组(3)、同步调整机构和LED灯出射装置(7)；

所述LED灯出射装置(7)的光源射出光线经过线偏振片和四分之一玻片最终射出；

所述偏振镜片(1)数量为4个；

所述偏振镜架(2)顶部预设用于装配偏振镜片(1)的装配孔数量与偏振镜片(1)数量想对应；

所述高清摄像模组(3)为多个高清摄像头组成，且摄像头的数量与偏振镜片(1)数想对应；

其中，每一个偏振镜片(1)均为线偏振片及四分之一玻片组成，高清摄像模组(3)的数据通过数据线(10)输出最终与计算机连接；

所述同步调整机构为自定心卡盘结构，其中自定心卡盘的同步运动的卡爪(11)的数量与高清摄像模组(3)的高清摄像头的数量相对应，每一个高清摄像头均为可拆卸固定在一个卡爪(11)上，且保证每一个高清摄像头与卡爪(11)的同步径向运动的路径均经过一个偏振镜片(1)的正投影区域的中心位置；

所述LED灯出射装置(7)设置于同步调整机构侧边，保证LED灯出射装置(7)的射出光线在高清摄像模组(3)所有的高清摄像头的取景路径上，即LED灯出射装置(7)用于为高清摄像头提供光源。

2.根据权利要求1所述的一种霾降质图像全偏振清晰化装置，其特征在于：

所述同步调整机构包括：外壳(6)、底扣盘(9)、大锥齿轮(8)、小锥齿轮(13)、卡爪(11)和驱动扳手(12)；

所述偏振镜架(2)下端为罩体结构，且偏振镜架(2)罩置于外壳(6)上端；

所述外壳(6)中部为空腔，卡爪(11)为底端带有螺纹的滑块结构，大锥齿轮(8)为上端面带有与卡爪(11)为底端螺纹配合的平面螺纹的锥齿轮结构；

所述外壳(6)顶端设置有与卡爪(11)的数量相同的径向延伸的卡爪滑动槽，且每一个卡爪滑动槽内均嵌入一个卡爪(11)并与卡爪(11)为滑动配合；

其中，每一个卡爪(11)顶端专配有一个固定连接板(5)，且固定连接板(5)上设置有用于与高清摄像头底座预设装配孔连接和限位的定位铜柱(4)；每一个卡爪(11)底端均嵌入到外壳(6)中部的空腔中，大锥齿轮(8)转动装配于外壳(6)空腔内部，且保证大锥齿轮(8)的顶端的平面螺纹与卡爪(11)底端的螺纹配合；

所述小锥齿轮(13)转动装配于外壳(6)侧壁，且小锥齿轮(13)的带齿端与大锥齿轮(8)的带齿下端面啮合，小锥齿轮(13)的另一端同步转动装配驱动扳手(12)；

所述底扣盘(9)可拆卸装配于外壳(6)底部。

3.根据权利要求1或2所述的一种霾降质图像全偏振清晰化装置，其特征在于：

其中，偏振镜架(2)、外壳(6)和同步调整机构中心同轴，且偏振镜片(1)的装配位置为等角度圆周分布于偏振镜架(2)上端面。