CN111586294A - 一种根据海水折射反射率影响进行水下成像方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一种根据海水折射反射率影响进行水下成像方法及装置。其中，该方法包括：获取图像数据；根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整；输出调整后的图像数据。本发明解决了目前现有技术中在采集水下图像数据的时候不考虑海水的折射反射率的影响，导致图像数据采集不精确的技术问题。

Description

一种根据海水折射反射率影响进行水下成像方法及装置
技术领域
本发明涉及水下拍摄领域，具体而言，涉及一种一种根据海水折射反射率影响进行水下成像方法及装置。
背景技术
随着智能化水下拍摄设备的不断发展，人们对水下成像系统所成像的质量和智能化程度要求越来越高。目前，针对海洋水下成像的设备在进行水下作业时，往往采用直接图像数据采集并进行图像输出，即所得到的图像数据为摄像头采集到的原始图像数据。
但是，现有技术中的水下成像设备进行拍摄成像时,经常对原始图像数据进行直接地水下摄像头拍照采集，而不会考虑海水环境本身对图像的影响，例如，海水的折射反射率对采集到的图像进行影响的情况，那么这样直接采集到的图像数据其反映的图像精准度就会有所偏差，进而导致后续对图像进行分析时的分析不准确。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种一种根据海水折射反射率影响进行水下成像方法及装置，以至少解决目前现有技术中在采集水下图像数据的时候不考虑海水的折射反射率的影响，导致图像数据采集不精确的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像的方法，包括：获取图像数据；根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整；输出调整后的图像数据。
可选的，所述获取图像数据之后，所述方法还包括：获取环境海水样本；根据所述环境海水样本，计算所述海水折射率和反射率。
可选的，所述根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整包括：根据所述海水折射率和反射率，生成补偿值；根据所述补偿值，调整所述图像数据的像素坐标。
可选的，所述补偿值为所述海水折射率和反射率的加权平均值。
可选的，所述调整所述图像数据的像素坐标的公式为：调整后的像素坐标＝调整前的像素坐标+(补偿值*k)，其中，k为补偿因子。
可选的，在所述输出调整后的图像数据之前，所述方法还包括：将所述海水折射率和反射率标记在所述图像数据之上。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像的装置，包括：获取模块，用于获取图像数据；调整模块，用于根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整；输出模块，用于输出调整后的图像数据。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行所述的方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时执行所述的方法。
在本发明实施例中，采用获取图像数据；根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整；输出调整后的图像数据的方式，通过增加对折射反射率的补偿计算，达到了优化图像数据的目的，进而解决了目前现有技术中在采集水下图像数据的时候不考虑海水的折射反射率的影响，导致图像数据采集不精确的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
根据本发明实施例，提供了一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像的方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取图像数据。
具体的，在海洋水下拍摄作业环境中，海水作为液体介质存在于被拍摄的物体与水下摄像机镜头之间，因此本发明实施例为了通过参考海水折射率和反射率值的影响达到精确和优化图像的目的，首先要进行图像的采集，该图像采集到的图像数据时水下摄像头对需要拍摄的物体直接进行拍照得到的原始图像数据，即未经过任何加工的图像数据。
可选的，所述获取图像数据之后，所述方法还包括：获取环境海水样本；根据所述环境海水样本，计算所述海水折射率和反射率。
具体的，在水下摄像头采集了需要进行水下拍摄物体的时候，由于拍摄物体与拍摄设备的摄像头之间存在海水介质，因此需要对海水的折射率和反射率值进行计算和考量，以便增加图像生成的精度。那么为了采集海水的折射率和反射率值，首先要采集水下摄像头周围的环境海水样本，然后通过采集到的环境海水样本来计算海水折射率和反射率值。
需要说明的是，海水折射率指光波在真空中的传播速度与在海水中的传播速度之比。不同波长的光折射率是不相等的。海水折射率还随温度的升高而减小，随盐度的增大而增大。不同波长的光折射率是不相等的。海水折射率还随温度的升高而减小，随盐度的增大而增大。反射率指的是的辐射能量占总辐射能量的百分比，称为反射率。不同物体的反射率也不同，这主要取决于物体本身的性质(表面状况)，以及入射电磁波的波长和入射角度，反射率的范围总是反射率小于等于1,利用反射率可以判断物体的性质。
还需要说明的是，本发明实施例中的折射率可以是通过自准直法进行测量，在测角仪上也可采用自准直法测量材料的折射率。光线在棱镜前表面的入射角为i,如果折射光线OC刚好垂直于棱镜后表面BD,则反射后的光路COS与入射光路SOC重合,称为自准直光路。此时光线在前表面的折射角i┡与棱镜顶角θ相等，因此根据折射定律n＝sini/sinθ，测出i和θ，即可求得n。在测角仪上通过观察和调整来建立最小偏向角光路或者自准直光路,不仅麻烦,且有主观误差，近年来，中国在数字式测角仪的基础上研制了全自动折射仪，在这种仪器上用最小偏向角法或自准直法测折射率时能自动寻的，测量结果也能自动处理。测定波长范围可扩展到紫外和红外(0.2～15微米)。
步骤S104，根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整。
可选的，所述根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整包括：根据所述海水折射率和反射率，生成补偿值；根据所述补偿值，调整所述图像数据的像素坐标。
具体的，在处理器的存储空间之内，本发明实施例的使用者可以设置补偿值表格，用于表征海水折射率和反射率对水下摄像设备的影响程度，当根据上述测量到的折射率和反射率对照补偿表进行查询时，折射率和反射率所对应的补偿值便可以作为调用数据进行调用。采集到的图像数据受海水折射率和反射率值的影响较大，需要进行图像的优化以便图像数据失真度可以达到使用者的需求。因此，通过海水折射率和反射率值与补偿值在处理其中比较器里面的对应查找操作，生成补偿值，并通过补偿值计算图像像素坐标需要进行变换的相关参数。
可选的，所述补偿值为所述海水折射率和反射率的加权平均值。
具体的，补偿值作为表征海水反射率和折射率的指标，由于反射率和折射率对水下拍摄的图像数据的影响是同步的，所以在进行补偿值计算的时候需要将海水的反射率和折射率进行加权平均，并以平均值作为最终的补偿值。
可选的，所述调整所述图像数据的像素坐标的公式为：调整后的像素坐标＝调整前的像素坐标+(补偿值*k)，其中，k为补偿因子。
具体的，本发明实施例生成了补偿值之后，需要根据补偿值来进行图像数据的优化处理。上述优化处理指的是对图像数据进行像素坐标的调整，以修正收到海水折射率和反射率影响而产生失真的原始图像数据，具体方法为：调整后的像素坐标＝调整前的像素坐标+(补偿值*k)，其中k为补偿因子。
需要说明的是，补偿因子k是根据当地海洋环境大数据以及使用者对图像失真还原度希望达到的程度而设置的，k的高于低决定着对图像数据受反射率和折射率影响调节程度的大小。例如，当前像素坐标为(1,1)，补偿值为a，补偿因子为k，那么当前像素坐标通过补偿处理后的像素坐标为(1+ak，1+ak)。
步骤S106，输出调整后的图像数据。
具体的，通过本发明实施例中的图像数据优化方法，排除了海水折射率和反射率值对原始采集图像的像素影响，也因此在实施了图像数据像素坐标处理过程之后，得到了符合使用者需求的图像数据。那么，将上述符合要求的图像数据进行输出，提供给使用者进行使用和分析就是对调整后的图像数据的输出操作。
可选的，在所述输出调整后的图像数据之前，所述方法还包括：将所述海水折射率和反射率标记在所述图像数据之上。
具体的，为了让使用者分别水下摄像头采集到的图像哪张是被进行像素坐标处理，即参考了海水折射率和反射率值进行优化后的图像数据，处理器将本发明实施例检测到的当前海水折射率和反射率值附加到被优化的图像之上，以使得未被处理的原始图像与被处理过的考虑了海水折射率和反射率值影响的图像进行区分，方便使用者的使用，增加了使用者的体验。
实施例二
图2是根据本发明实施例的一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像装置的结构框图，根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像的装置，包括：
获取模块20，用于获取图像数据。
具体的，在海洋水下拍摄作业环境中，海水作为液体介质存在于被拍摄的物体与水下摄像机镜头之间，因此本发明实施例为了通过参考海水折射率和反射率值的影响达到精确和优化图像的目的，首先要进行图像的采集，该图像采集到的图像数据时水下摄像头对需要拍摄的物体直接进行拍照得到的原始图像数据，即未经过任何加工的图像数据。
可选的，所述获取图像数据之后，所述方法还包括：获取环境海水样本；根据所述环境海水样本，计算所述海水折射率和反射率。
具体的，在水下摄像头采集了需要进行水下拍摄物体的时候，由于拍摄物体与拍摄设备的摄像头之间存在海水介质，因此需要对海水的折射率和反射率值进行计算和考量，以便增加图像生成的精度。那么为了采集海水的折射率和反射率值，首先要采集水下摄像头周围的环境海水样本，然后通过采集到的环境海水样本来计算海水折射率和反射率值。
需要说明的是，海水折射率指光波在真空中的传播速度与在海水中的传播速度之比。不同波长的光折射率是不相等的。海水折射率还随温度的升高而减小，随盐度的增大而增大。不同波长的光折射率是不相等的。海水折射率还随温度的升高而减小，随盐度的增大而增大。反射率指的是的辐射能量占总辐射能量的百分比，称为反射率。不同物体的反射率也不同，这主要取决于物体本身的性质(表面状况)，以及入射电磁波的波长和入射角度，反射率的范围总是反射率小于等于1,利用反射率可以判断物体的性质。
还需要说明的是，本发明实施例中的折射率可以是通过自准直法进行测量，在测角仪上也可采用自准直法测量材料的折射率。光线在棱镜前表面的入射角为i,如果折射光线OC刚好垂直于棱镜后表面BD,则反射后的光路COS与入射光路SOC重合,称为自准直光路。此时光线在前表面的折射角i┡与棱镜顶角θ相等，因此根据折射定律n＝sini/sinθ，测出i和θ，即可求得n。在测角仪上通过观察和调整来建立最小偏向角光路或者自准直光路,不仅麻烦,且有主观误差，近年来，中国在数字式测角仪的基础上研制了全自动折射仪，在这种仪器上用最小偏向角法或自准直法测折射率时能自动寻的，测量结果也能自动处理。测定波长范围可扩展到紫外和红外(0.2～15微米)。
调整模块22，用于根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整。
可选的，所述根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整包括：根据所述海水折射率和反射率，生成补偿值；根据所述补偿值，调整所述图像数据的像素坐标。
具体的，在处理器的存储空间之内，本发明实施例的使用者可以设置补偿值表格，用于表征海水折射率和反射率对水下摄像设备的影响程度，当根据上述测量到的折射率和反射率对照补偿表进行查询时，折射率和反射率所对应的补偿值便可以作为调用数据进行调用。采集到的图像数据受海水折射率和反射率值的影响较大，需要进行图像的优化以便图像数据失真度可以达到使用者的需求。因此，通过海水折射率和反射率值与补偿值在处理其中比较器里面的对应查找操作，生成补偿值，并通过补偿值计算图像像素坐标需要进行变换的相关参数。
可选的，所述补偿值为所述海水折射率和反射率的加权平均值。
具体的，补偿值作为表征海水反射率和折射率的指标，由于反射率和折射率对水下拍摄的图像数据的影响是同步的，所以在进行补偿值计算的时候需要将海水的反射率和折射率进行加权平均，并以平均值作为最终的补偿值。
可选的，所述调整所述图像数据的像素坐标的公式为：调整后的像素坐标＝调整前的像素坐标+(补偿值*k)，其中，k为补偿因子。
具体的，本发明实施例生成了补偿值之后，需要根据补偿值来进行图像数据的优化处理。上述优化处理指的是对图像数据进行像素坐标的调整，以修正收到海水折射率和反射率影响而产生失真的原始图像数据，具体方法为：调整后的像素坐标＝调整前的像素坐标+(补偿值*k)，其中k为补偿因子。
需要说明的是，补偿因子k是根据当地海洋环境大数据以及使用者对图像失真还原度希望达到的程度而设置的，k的高于低决定着对图像数据受反射率和折射率影响调节程度的大小。例如，当前像素坐标为(1,1)，补偿值为a，补偿因子为k，那么当前像素坐标通过补偿处理后的像素坐标为(1+ak，1+ak)。
输出模块24，用于输出调整后的图像数据。
具体的，通过本发明实施例中的图像数据优化方法，排除了海水折射率和反射率值对原始采集图像的像素影响，也因此在实施了图像数据像素坐标处理过程之后，得到了符合使用者需求的图像数据。那么，将上述符合要求的图像数据进行输出，提供给使用者进行使用和分析就是对调整后的图像数据的输出操作。
可选的，在所述输出调整后的图像数据之前，所述方法还包括：将所述海水折射率和反射率标记在所述图像数据之上。
具体的，为了让使用者分别水下摄像头采集到的图像哪张是被进行像素坐标处理，即参考了海水折射率和反射率值进行优化后的图像数据，处理器将本发明实施例检测到的当前海水折射率和反射率值附加到被优化的图像之上，以使得未被处理的原始图像与被处理过的考虑了海水折射率和反射率值影响的图像进行区分，方便使用者的使用，增加了使用者的体验。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行所述的方法。
具体的，上述方法包括：获取图像数据；根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整；输出调整后的图像数据。
可选的，所述获取图像数据之后，所述方法还包括：获取环境海水样本；根据所述环境海水样本，计算所述海水折射率和反射率。
可选的，所述根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整包括：根据所述海水折射率和反射率，生成补偿值；根据所述补偿值，调整所述图像数据的像素坐标。
可选的，所述补偿值为所述海水折射率和反射率的加权平均值。
可选的，所述调整所述图像数据的像素坐标的公式为：调整后的像素坐标＝调整前的像素坐标+(补偿值*k)，其中，k为补偿因子。
可选的，在所述输出调整后的图像数据之前，所述方法还包括：将所述海水折射率和反射率标记在所述图像数据之上。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时执行所述的方法。
具体的，上述方法包括：获取图像数据；根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整；输出调整后的图像数据。
可选的，所述获取图像数据之后，所述方法还包括：获取环境海水样本；根据所述环境海水样本，计算所述海水折射率和反射率。
可选的，所述根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整包括：根据所述海水折射率和反射率，生成补偿值；根据所述补偿值，调整所述图像数据的像素坐标。
可选的，所述补偿值为所述海水折射率和反射率的加权平均值。
可选的，所述调整所述图像数据的像素坐标的公式为：调整后的像素坐标＝调整前的像素坐标+(补偿值*k)，其中，k为补偿因子。
可选的，在所述输出调整后的图像数据之前，所述方法还包括：将所述海水折射率和反射率标记在所述图像数据之上。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像的方法，其特征在于，包括：
获取图像数据；
根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整；
输出调整后的图像数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取图像数据之后，所述方法还包括：
获取环境海水样本；
根据所述环境海水样本，计算所述海水折射率和反射率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整包括：
根据所述海水折射率和反射率，生成补偿值；
根据所述补偿值，调整所述图像数据的像素坐标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述补偿值为所述海水折射率和反射率的加权平均值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整所述图像数据的像素坐标的公式为：调整后的像素坐标＝调整前的像素坐标+(补偿值*k)，其中，k为补偿因子。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述输出调整后的图像数据之前，所述方法还包括：将所述海水折射率和反射率标记在所述图像数据之上。
7.一种根据海水折射率和反射率影响进行水下成像的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取图像数据；
调整模块，用于根据海水折射率和反射率，对所述图像数据进行预设调整；
输出模块，用于输出调整后的图像数据。
8.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。
9.一种电子装置，其特征在于，包含处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。
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