本发明涉及液晶偏振成像测量，具体涉及一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置。
背景技术：
1、水下成像技术在水下环境探测、水下军事等诸多领域的研究中具有重要意义。由于水中悬浮的微小粒子、可溶性有机物等混沌介质及气泡等非均匀性因素对光波产生严重的散射作用背景散射光叠加在目标反射光上形成噪声导致图像对比度大幅降低，细节信息严重丢失通过传统可见光成像技术拍摄的水下图像存在信息丢失和对比度低的问题使得场景产生严重的“帷幔效应”。
2、偏振光学成像技术是一种新型的光学成像技术，偏振图像可以反映在强度图像中难以观察到的许多独特信息。偏振光学去散射成像技术是其重要的应用方向之一，适用于雾髁大气环境和浑浊水下环境中的清晰成像。相比于大气环境，水下环境的衰减系数更高且环境照明光更弱，采用主动照明的成像方式可以获得更清晰的图像。近年来有许多使用stokes矢量成像的研究，stokes矢量使用光波强度表述光波偏振态所有stokes矢量成像可以通过多次测量不同角度偏振态来计算图像偏振度。
3、目前，根据探测对象的特点，偏振成像系统主要有分时型和同时型。同时偏振成像系统需要多个光学器件协同作用系统结构复杂，整个系统造价高昂。分时偏振成像系统乘统结构简单，常见的分时偏振探测主要有旋转波片型和液晶相位延迟器型两种，其中液晶相位延迟器型的分时偏振系统响应速度块，可避免旋转器件产生的抖动，进而提高测量精确度。因此，发展基于液晶相位延迟器的水下主动偏报成像装置及方法具有重要意义。
技术实现思路
1、发明目的：本发明的目的是提供一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，以解决传统偏振成像无法适用不同浑浊度的环境水体中的技术问题。
2、技术方案：本发明所述的一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，包括：ccd相机、滤光片、分光棱镜、液晶相位延迟器、起偏器、前置镜头、环形主动光源，所述ccd相机、滤光片、分光棱镜、液晶相位延迟器、起偏器、前置镜头、环形主动光源沿光轴依次安装在同一直线上，将成像装置置于被拍摄目标物前方可清晰成像的物距处；其中，旋转台、液晶可控相位延迟器、环形主动光源和ccd工业相机连接至计算机，进行控制和图像处理，所述水下主动偏振成像装置通过拍摄多幅不同偏振角度和偏振态的偏振图像计算出拍摄目标的stokes矢量。
3、进一步的，所述ccd相机和液晶可控相位延迟器通过计算机软件控制拍摄成像，相机的像素以偏振片和液晶偏振结合的方式成型。
4、进一步的，所述环形主动光源包括一个环形led灯组合阵列和一个环形偏振片，所述led灯组合阵列包括若干led灯和若干磁铁，所述环形偏振片包括尺寸与环形led灯匹配的环形偏振片和若干磁铁，光源的偏振状态通过添减环形偏振片调整，其中，液晶相位延迟器型的分时偏振系统响应速度快。
5、进一步的，所述滤光片装置包括一个旋转台和r、g、b三色窄通滤光片，所述旋转台可通过计算机软件控制旋转台至离轴位置拍摄三色通道的强度图像。
6、进一步的，调整液晶可控相位延迟器的输入电压，控制相机记录0°、45°、90°、135°四个偏振角度下的线偏振图像。
7、进一步的，利用不同偏振角度和偏振态的偏振图像计算拍摄目标的stokes矢量具体如下：根据所述不同偏振状态的图像，计算与所述成像模块中线偏振片的角度对应方向上的偏振光强；根据所述偏振光强计算stocks矢量的四个分量；根据所述stocks矢量的四个分量和未经偏振的原始图像，得到水下目标物的增强图像。
8、进一步的，根据所述线偏振光强计算stocks矢量的四个分量，公式如下：
9、
10、其中，四幅0°、45°、90°、135°线偏振图像记为i0°,i45°,i90°和,i135°，式中ir、il分别表示左旋、右旋圆偏振光的光强值；
11、进一步的，得到水下目标物的增强图像包括以下步骤：
12、(81)根据stocks矢量描述提取偏振度dop图像，公式如下：
13、
14、其中，四幅0°、45°、90°、135°线偏振图像记为i0°,i45°,i90°和,i135°；
15、(82)对处理的dop图像和强度图像做预处理，具体如下：通过二位中值滤波算法对dop图像进行去噪，通过对比度受限自适应直方图均衡算法对强度图像做处理；
16、(83)将预处理后的dop图像和预处理后的强度图像做非下采样剪切波变换融合，具体如下：将两张图片分别通过nsct分解出低频子带和高频子带，对于强度图像的低频子带和dop图像的低频子带采用自适应模糊逻辑融合算法：
17、
18、η2＝1-η1
19、
20、(84)对于强度图像的高频子带和dop图像的高频子带采用像素绝对值取大的融合规则：
21、
22、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：通过物体的偏振信息来进行目标物的图像获取，能够消除水下杂质的散射吸收的影响，再经过相对算法优化从而呈现出水下的高清图像。
1.一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，其特征在于，包括：ccd相机、滤光片、分光棱镜、液晶相位延迟器、起偏器、前置镜头、环形主动光源，所述ccd相机、滤光片、分光棱镜、液晶相位延迟器、起偏器、前置镜头、环形主动光源沿光轴依次安装在同一直线上，将成像装置置于被拍摄目标物前方可清晰成像的物距处；其中，旋转台、液晶可控相位延迟器、环形主动光源和ccd工业相机连接至计算机，进行控制和图像处理，所述水下主动偏振成像装置通过拍摄多幅不同偏振角度和偏振态的偏振图像计算出拍摄目标的stokes矢量。
2.根据权利要求1所述的一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，其特征在于，所述ccd相机和液晶可控相位延迟器通过计算机软件控制拍摄成像，相机的像素以偏振片和液晶偏振结合的方式成型。
3.根据权利要求1所述的一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，其特征在于，所述环形主动光源包括一个环形led灯组合阵列和一个环形偏振片，所述led灯组合阵列包括若干led灯和若干磁铁，所述环形偏振片包括尺寸与环形led灯匹配的环形偏振片和若干磁铁，光源的偏振状态通过添减环形偏振片调整，其中，液晶相位延迟器型的分时偏振系统响应速度快。
4.根据权利要求1所述的一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，其特征在于，所述滤光片装置包括一个旋转台和r、g、b三色窄通滤光片，所述旋转台可通过计算机软件控制旋转台至离轴位置拍摄三色通道的强度图像。
5.根据权利要求1所述的一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，其特征在于，调整液晶可控相位延迟器的输入电压，控制相机记录0°、45°、90°、135°四个偏振角度下的线偏振图像。
6.根据权利要求1所述的一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，其特征在于，利用不同偏振角度和偏振态的偏振图像计算拍摄目标的stokes矢量具体如下：根据所述不同偏振状态的图像，计算与所述成像模块中线偏振片的角度对应方向上的偏振光强；根据所述偏振光强计算stocks矢量的四个分量；根据所述stocks矢量的四个分量和未经偏振的原始图像，得到水下目标物的增强图像。
7.根据权利要求6所述的一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，其特征在于，根据所述线偏振光强计算stocks矢量的四个分量，公式如下：
8.根据权利要求7所述的一种基于液晶相位延迟器的水下主动偏振成像装置，其特征在于，得到水下目标物的增强图像包括以下步骤：
