CN114863511A - 一种基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法，包括：近红外光源，用于照明补光；起偏器，用于将红外光转换成偏振光；近红外偏振相机，用于摄取若干幅不同角度下的偏振图像；光学镜头，用于为采集窗户反射光提供成像光路；信息处理控制系统，根据偏振图像重构目标信息，并对目标进行识别观测，本发明涉及偏振透窗技术领域。该基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法，通过采用红外偏振相机能够同时获取多个不同角度下的偏振图像，缩短了目标图像获取时间，能够对移动中的目标如汽车车窗或建筑物窗内移动的观测对象等进行实时透窗观测，提高了观测效率，降低了环境对透窗观测的影响，透窗效果更好，有利于提高观测结果的准确性。

Description

一种基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法
技术领域
本发明涉及偏振透窗技术领域，具体为一种基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法。
背景技术
随着经济社会发展与流动人口增多，人们很多选择乘车出行，每年因为车辆超员引起的交通事故屡见不鲜，给社会造成了重大的损失，因此需要进行车辆超员检测，另外，在某些高速路口、社区或企事业单位入口处等需要对车内人员进行识别，判断是否有可疑人员等。
在透窗观测中，由于很多窗户均贴有深色膜或者隔热膜，此类方式可见光相机无法有效的看清窗户内部进行观测；现有技术中，通过对目标窗户进行近红外光照明，通过相机获取补光窗户图像，但窗户上有较强的杂散光如太阳光、建筑或植被倒影等情况时，此类方式透窗效果不佳。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法，解决了当窗户上有较强杂散光时，透窗效果不佳，影响观测结果准确性的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，包括：
近红外光源，用于照明补光；
起偏器，用于将红外光转换成偏振光；
近红外偏振相机，用于摄取若干幅不同角度下的偏振图像；
光学镜头，用于为采集窗户反射光提供成像光路；
信息处理控制系统，根据偏振图像重构目标信息，并对目标进行识别观测。
优选的，所述信息处理控制系统包括：
偏振图像处理模块，用于对获取的偏振图像进行处理；
所述图像重构模块，用于重构目标图像；
所述目标识别模块，用于识别重构图像中的目标信息。
优选的，所述近红外偏振相机的输出端与信息处理控制系统的输入端连接，并且信息处理控制系统的输出端与近红外光源的输入端连接。
优选的，所述偏振图像处理模块的输出端与图像重构模块的输入端连接，并且图像重构模块的输出端与目标识别模块的输入端连接。
优选的，所述近红外光源为边缘发射激光器、垂直腔面发射激光器或LED类的红外补光灯。
优选的，所述起偏器采用线偏振片或圆偏振片。
优选的，所述光学镜头采用变焦镜头或定焦镜头。
本发明还公开了一种基于偏振成像的实时透窗观测方法，具体包括以下步骤：
S1、开启经红外光源进行补光；
S2、近红外偏振相机摄取若干张不同角度下的目标窗户偏振图像，并发送至信息处理控制系统；
S3、偏振图像处理模块对目标窗户偏振图像进行处理，再由图像重构模块重构出目标图像，并传递到目标识别模块；
S4、目标识别模块对重构图像中的目标进行识别，获取窗内的目标信息。
优选的，所述偏振图像处理模块对目标窗户偏振图像进行处理，再由图像重构模块重构出目标图像，具体包括以下步骤：
由偏振透窗成像算法对获取的图像进行融合计算，提取目标和背景的偏振差异信息，通过对目标偏振信息的重构，得到窗户的透视图像。
（三）有益效果
本发明提供了一种基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
（1）、该基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法，通过将目标重构与偏振成像技术结合，当目标窗户上有太阳光、建筑物或植被倒影等杂散光时，依然能够获取窗内目标较为清晰的透窗图像，降低了环境对透窗观测的影响，透窗效果更好，有利于提高观测结果的准确性。
（2）、该基于偏振成像的实时透窗观测装置及方法，通过采用红外偏振相机能够同时获取多个不同角度下的偏振图像，缩短了目标图像获取时间，能够对移动中的目标如汽车车窗或建筑物窗内移动的观测对象等进行实时透窗观测，提高了观测效率，适用场景更多。
附图说明
图1为本发明中的装置结构示意图；
图2为本发明的系统原理框图；
图3为本发明的方法流程图。
图中，1近红外光源、2起偏器、3近红外偏振相机、4光学镜头、5信息处理控制系统、51偏振图像处理模块、52图像重构模块、53目标识别模块。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-,2，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，包括：近红外光源1，用于照明补光，近红外光源1为边缘发射激光器、垂直腔面发射激光器或LED类的红外补光灯等，且光源中心波长可以是808nm，850nm，940nm或980nm。
起偏器2，用于将红外光转换成偏振光，起偏器2采用线偏振片或圆偏振片。
近红外偏振相机3，用于采集若干幅不同角度下的偏振图像，若干幅指两幅或两幅以上，假设每次摄取的图像为一组，则可采集如0°、90°为一组，0°、60°、120°为一组，或0°、45°、90°、135°为一组等角度组合的偏振图像。
光学镜头4为采集窗户反射光提供成像光路，光学镜头4采用变焦镜头或定焦镜头。
信息处理控制系统5，根据偏振图像重构目标信息，并对目标进行识别观测。
信息处理控制系统5包括：偏振图像处理模块51，用于对获取的偏振图像进行处理；图像重构模块52，用于重构目标图像，其内部集成有偏振透窗成像算法；目标识别模块53，用于识别重构图像中的目标信息，目标识别模块通过物体识别算法进行目标的识别。
近红外偏振相机3的输出端与信息处理控制系统5的输入端连接，并且信息处理控制系统5的输出端与近红外光源1的输入端连接，偏振图像处理模块51的输出端与图像重构模块52的输入端连接，并且图像重构模块52的输出端与目标识别模块53的输入端连接。
请参阅图3，本发明还公开了一种基于偏振成像的实时透窗观测方法，具体包括以下步骤：
S1、开启近红外光源1进行补光；
S2、近红外偏振相机3摄取若干张不同角度下的目标窗户偏振图像，并发送至信息处理控制系统5；
S3、偏振图像处理模块51对目标窗户偏振图像进行处理，再由图像重构模块52重构出目标图像，并传递到目标识别模块53，目标重构的具体步骤为：由偏振透窗成像算法对获取的图像进行融合计算，提取目标和背景的偏振差异信息，通过对目标偏振信息的重构，得到窗户的透视图像，即目标的重构图像；
S4、目标识别模块53对重构图像中的目标进行识别，获取窗内的目标信息，通过基于深度学习的目标识别算法进行人脸的识别，从而输出窗内人员信息，或者进行其他目标的识别，可观测移动中的目标。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，其特征在于：包括：
近红外光源，用于照明补光；
起偏器，用于将红外光转换成偏振光；
近红外偏振相机，用于采集若干幅不同角度下的偏振图像；
光学镜头，为采集窗户反射光提供成像光路；
信息处理控制系统，根据偏振图像重构目标信息，并对目标进行识别观测。
2.根据权利要求1所述的一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，其特征在于：所述信息处理控制系统包括：
偏振图像处理模块，用于对获取的偏振图像进行处理；
所述图像重构模块，用于重构目标图像；
所述目标识别模块，用于识别重构图像中的目标信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，其特征在于：所述近红外偏振相机的输出端与信息处理控制系统的输入端连接，并且信息处理控制系统的输出端与近红外光源的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，其特征在于：所述偏振图像处理模块的输出端与图像重构模块的输入端连接，并且图像重构模块的输出端与目标识别模块的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，其特征在于：所述近红外光源为边缘发射激光器、垂直腔面发射激光器或LED类的红外补光灯。
6.根据权利要求1所述的一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，其特征在于：所述起偏器采用线偏振片或圆偏振片。
7.根据权利要求1所述的一种基于偏振成像的实时透窗观测装置，其特征在于：所述光学镜头采用变焦镜头或定焦镜头。
8.一种基于偏振成像的实时透窗观测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、开启经红外光源进行补光；
S2、近红外偏振相机摄取若干张不同角度下的目标窗户偏振图像，并发送至信息处理控制系统；
S3、偏振图像处理模块对目标窗户偏振图像进行处理，再由图像重构模块重构出目标图像，并传递到目标识别模块；
S4、目标识别模块对重构图像中的目标进行识别，获取窗内的目标信息。
9.根据权利要求8所述的一种基于偏振成像的实时透窗观测方法，其特征在于：所述偏振图像处理模块对目标窗户偏振图像进行处理，再由图像重构模块重构出目标图像，具体包括以下步骤：
由偏振透窗成像算法对获取的图像进行融合计算，提取目标和背景的偏振差异信息，通过对目标偏振信息的重构，得到窗户的透视图像。
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