CN112326033A - 一种使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法。其过程包括：A1，入射光进行空间调制偏振成像，得到包含偏振信息的干涉图像；A2，对干涉图进行变换得到用Stokes矢量表示的偏振信息在频域中的分布情况；A3，对除需要解调出来的Stokes矢量外的其他Stokes矢量所在的位置使用高通滤波处理；A4，对滤波后的数据进行后续的变换处理后得到带有高频信息的偏振图像。本发明可用于空间调制偏振成像偏振信息的解调，可广泛用于遥感偏振成像等领域。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法，可用于空间调制偏振成像偏振信息的解调，属于遥感偏振成像技术领域。
(二)背景技术
偏振是光的一种比较特殊的特性，和光的频率、强度一样具有同等重要的地位。偏振在现实中的应用越来越广，在很多领域如疾病诊断、隐蔽物侦察、遥感等领域都有很多的研究及应用。偏振成像是一种对目标偏振信息获取的比较直接的方法，偏振成像是一种在获得目标的强度图像的同时还能得到偏振信息，然后通过目标与背景之间的偏振特性的不同在偏振图像中将目标识别出来，在遥感探测目标识别领域中有着很重要的应用。偏振成像大致可以分为分时型和快拍型两大类，其中分时型是通过机械转动偏振片到特定的角度或者使用电控液晶进行调控得到特定偏振角度的偏振图像的方法。需要多次成像才能计算出目标的所有偏振分量信息，无法实现实时成像提取目标的偏振信息，同时目标也局限在静态物体。快拍型是通过一次成像就能通过相关的计算得到目标的全部偏振分量的方法，拥有很好的实时性和使用性，目标也从静态扩展到动态物体。而空间调制偏振成像就是快拍型偏振成型，是偏振成像中比较新颖的技术，通过将目标的Stokes矢量在空间上调制到一幅干涉图像上，然后在通过解调的方法将目标的偏振分量解调出来。这种方法能一次拍照就将目标的全部偏振分量都得到，不用转动机械旋转偏振片或者控制偏振器件，整个过程方便快捷，能够对运动的物体进行偏振成像，极大的扩展了偏振成像的应用范围。
空间调制偏振成像方法是2003年Oka提出将双折射楔形棱镜应用到偏振成像开始的。而后Oka和Saito又使用了Savart板替代双折射楔形棱镜对其进行了改进，使得装配工艺更加简便。Haitao Luo等人开发出了基于Savart的快拍成像的原理样机，并对汽车和建筑物进行了偏振成像实验。Cao等人通过改变Savart板中单板光轴之间的方向，提高了空间偏振成像的性能。对偏振成像后的干涉图像进行解调的方法分为两种空域解调和频域解调，其中空域解调是通过模板内部的超定线性方程组求解的方法将目标的偏振分量解调出来，不过这种方法计算量较大同时对模板的要求较高。而频域解调时将干涉图像变换到频域之中，然后通过低通滤波的方法获得被调制到不同位置的偏振信息。
在使用低通滤波的方法进行解调的时候，虽然也能将各偏振信息解调出来，但是却将图像中的高频信息滤除掉了，对于一些需要这些高频信息的应用中会有很大的缺失，获得的信息也会不完整，对后续的应用有了很大的限制。
本发明公开了一种使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法，是空间调制偏振成像系统得到的干涉图在经过变换后，在频域中对所需要的Stokes矢量信息外的Stokes矢量使用高通滤波，既可以达到将各Stokes矢量解调出来的效果又包含了图像的高频信息，实现了对偏振图像高频信息的解调。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种原理简单，操作方便效果较好的使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种基于空间调制偏振成像系统在频域解调过程降低干扰的方法，包括：
A1，入射光进行空间调制偏振成像，得到包含偏振信息的干涉图像；
A2，对干涉图进行变换得到用Stokes矢量表示的偏振信息在频域中的分布情况；
A3，对除需要解调出来的Stokes矢量外的其他Stokes矢量所在的位置使用高通滤波处理；
A4，对滤波后的数据进行后续的变换处理后得到带有高频信息的偏振图像。
进一步，所述步骤A1中所述入射光进行空间调制偏振成像，偏振成像系统的结果如图1所示，1为入射光，2为偏振镜组，3为成像相机。入射光在进入到偏振成像系统中后会被分成四束相关的光线，然后在成像相机中得到包含目标全部偏振信息的干涉图像。
进一步，所述步骤A3中所述的高通滤波器的图如图2所示，可以将不需要的Stokes矢量的信息去除掉，同时又能保留图像的高频信息。
进一步，所述步骤A3中所述的对除需要解调出来的Stokes矢量外的其他Stokes矢量所在的位置使用高通滤波处理后的结果如图3所示，图3(a)为未使用高通滤波器时的频域分布图，图3(b)为使用了高通滤波处理后的频域分布图，除了需要的Stokes矢量外，其它的Stokes矢量已经被高通滤波滤除了，对其进行后续的处理后可以得到包含高频信息的偏振图。
本发明的有益效果：本发明是使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法，与之前的方法相比，除了能将各偏振信息解调出来之外，还能将图像的高频信息解调出来，实现对偏振图像高频信息的使用。
(四)附图说明
图1是由1入射光，2偏振镜组和3成像相机组成。入射光1在经过2偏振镜组后光被分成四束相干的光，最后在3成像相机中形成干涉图像。
图2是高通滤波器的示意图，可以将不需要的偏振信息滤除掉，又能保持高频信息的存在。
图3是经过高通滤波处理前后的偏振信息在频域中的分布图。图3(a)为未使用高通滤波器时的频域分布图，图3(b)为使用了高通滤波处理后的频域分布图在经过高通滤波处理后，除了需要的偏振信息之外，其它的偏振信息都已经被滤除。
图4是使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法的流程图。
(五)具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。
如图4所示，本发明一种使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法，包括：
A1，入射光进行空间调制偏振成像，得到包含偏振信息的干涉图像；
A2，对干涉图进行变换得到用Stokes矢量表示的偏振信息在频域中的分布情况；
A3，对除需要解调出来的Stokes矢量外的其他Stokes矢量所在的位置使用高通滤波处理；
A4，对滤波后的数据进行后续的变换处理后得到带有高频信息的偏振图像。
具体的，所述步骤A3中使用高通滤波对被转换到频域的偏振信号进行滤波处理后，如图3所示，将不需要的偏振信号滤除，需要的偏振信号保留达到将各偏振信号分离的效果，同时得到图像的高频信息。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照具体的实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、结构部分均为公知技术。
Claims (3)
1.一种使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法，其特征在于，该方法的具体过程包括如下步骤：
A1，入射光进行空间调制偏振成像，得到包含偏振信息的干涉图像；
A2，对干涉图进行变换得到用Stokes矢量表示的偏振信息在频域中的分布情况；
A3，对除需要解调出来的Stokes矢量外的其他Stokes矢量所在的位置使用高通滤波处理；
A4，对滤波后的数据进行后续的变换处理后得到带有高频信息的偏振图像。
2.根据权利要求1所述的使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法，其特征是：在对入射光经过空间调制偏振成像后得到的干涉图像进行频域解调时使用高通滤波器将不需要的Stokes矢量信息滤除掉，达到对各Stokes矢量进行分离，各自解调出来的结果。
3.根据权利要求1所述的使用高通滤波解调出偏振图像高频信息的方法，其特征是：在对入射光经过空间调制偏振成像后得到的干涉图像进行频域解调时使用高通滤波器还可以保留图像的高频信息，然后将需要的Stokes矢量的信息和高频信息一起解调出来，解决了高频信息丢失的问题。
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