水中の能動偏光撮像方法では、カメラの前の偏光子を機械的に回転させて直交偏光状態の画像を取得するため、後方散乱を除去した映像をリアルタイムで出力できない問題がありました。本研究では、リアルタイムで映像を出力可能な水中能動偏光撮像方法を提案します。まず、本方法では直交偏光の切替位置をカメラ側から光源側に変更し、カメラ側の偏光子の偏光状態は変えず、この変更が後方散乱除去効果に影響しないことを示しました。次に、アレイ状の直交偏光光源を設計し、偏光状態が直交する2組のLED素子を交互に配置し、独立駆動回路でそれぞれのグループを制御することで、偏光状態切替の機械的構造をハードウェア的に排除しました。第三に、光源の偏光状態出力とカメラ撮像を同期制御する装置を設計し、直交偏光画像データの取得を実現しました。最後に、パイプライン方式の能動偏光画像処理法によりリアルタイム映像出力を実現しました。実験結果より、本方法は後方散乱除去映像をリアルタイムで出力可能であり、後方散乱除去性能は機械式能動偏光撮像法に近く、両者の性能の偏差は4%未満、画像のEME値増加倍率は最大で17.96に達します。本方法は構造が簡単でコストが低く、出力フレームレートに影響を与えず、カメラ選択の自由度が高いなどの利点を持ち、水中撮像分野で広く応用可能です。

能動偏光撮像;後方散乱除去;アレイ直交偏光光源;リアルタイム映像