基于暗原色方法的水下圖像增強.pdf

1、海洋科技日益成為世界各國經(jīng)濟與科技競爭的焦點之一。海洋開發(fā),需要獲取大范圍、精確的海洋環(huán)境數(shù)據(jù),以便進行海底勘探、取樣、水下施工等。要完成上述任務,需要一系列的海洋開發(fā)支撐技術,包括深海探測、深潛、海洋遙感、海洋導航等。作為水下探測的重要手段,數(shù)字圖像能夠較為直觀的反映水下真實場景,故而應用愈加廣泛。然而由于水下成像過程中水體吸收和散射的影響,原始水下圖像質(zhì)量往往遠不如陸上所獲取的圖像清晰。水下圖像多呈現(xiàn)畫質(zhì)模糊,噪聲嚴重,對比度低,顏

2、色失真等問題。
　　暗原色圖像處理方法能夠有效的改善霧天退化圖像的質(zhì)量,降低霧霾等氣象條件對戶外成像系統(tǒng)的影響。本文在分析了水下成像模型和霧天成像模型的區(qū)別和聯(lián)系后,提出將霧天暗原色圖像增強算法移植到水下的構想。為了實現(xiàn)此構想本文具體研究內(nèi)容如下:
　　1、分析了水下圖像成像過程以及國際上現(xiàn)有的水下圖像處理方法。
　　2、詳細的介紹了暗原色去霧算法,并提出將暗原色去霧算法應用于水下。通過實驗證明未加改進的原始暗原色去霧

3、算法不能直接移植到水下。通過系統(tǒng)的分析和對比計算提出影響圖像增強質(zhì)量的主要因素是水下圖像顏色的失真以及水下光照明的不均勻。
　　3、由于暗原色去霧算法依賴于RGB顏色通道中的值,而水下圖像又普遍存在顏色退化的問題。針對水下顏色失真的問題,本文提出使用基于動態(tài)閥值的白平衡算法恢復水下圖像顏色。該算法是通過對圖片的 YCbCr色空間的分析來確定參考白點,選擇參考白點的閥值是動態(tài)變化。通過對圖片的 Cb Cr坐標空間的分析,得到一個接近

4、白色的包含參考白點的區(qū)域(near-white region)。從而對圖片進行分區(qū),并找出參考白點,通過 von kvies model來調(diào)整圖片實現(xiàn)白平衡。并通過對水下二十四色標準色板和水下實物圖片進行處理,證明基于動態(tài)閥值的自動白平衡算法的有效性。
　　4、本文首次提出利用水下光成像后向散射模型解決過度曝光的問題。通過實際測量值和圖像本身灰度分布,利用水下圖像成像模型計算背景光,并將計算值應用到水下暗原色圖像增強算法中。通過對

5、原始暗原色去霧算法和水下暗原色圖像增強算法處理相同圖片的結果對比,證明水下暗原色算法的優(yōu)越性。
　　5、水槽實驗:為客觀的評價圖像,本文引入了對比度,信息熵,平均梯度等圖像處理評價方法。利用水槽實驗,在人為的環(huán)境中,提取清水、中等水質(zhì)、渾濁水質(zhì)下的圖片。使用水下暗原色圖像增強算法處理這三種水質(zhì)下所獲取的圖片,在主觀評價上經(jīng)過水下暗原色圖像增強算法處理的圖片顯然更為清晰。通過比較處理后的圖像和原始圖像的對比度,信息熵,平均梯度證明水