基于貝爾定律的水下目標(biāo)光學(xué)圖像顏色恢復(fù).pdf

1、對(duì)于研究海洋科學(xué)的人來(lái)說(shuō),有時(shí)免不了會(huì)用到水下攝影。由于水的光學(xué)特性,會(huì)對(duì)水下圖像造成一系列的質(zhì)量影響。不同強(qiáng)度的光以完全不同的速率被水吸收,導(dǎo)致圖像偏藍(lán)偏暗。如果圖像在水下的衰減程度能夠被描述出來(lái),那么就能夠利用貝爾定律,對(duì)原圖像進(jìn)行處理,從而將圖像盡可能恢復(fù)到在空氣中拍攝到的效果。
　　首先對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。所有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字照相機(jī)都自帶白平衡功能以及顏色擴(kuò)展功能,影響本文算法。照相機(jī)中的這些擴(kuò)展功能,大多數(shù)情況下無(wú)法關(guān)閉,同時(shí)這

2、些擴(kuò)展算法都是有專(zhuān)利的而且是非公開(kāi)的。雖然無(wú)法得知照相機(jī)中擴(kuò)展算法的內(nèi)容,但是我們能夠通過(guò)計(jì)算得出。將這些算法反轉(zhuǎn),得到反擴(kuò)展算法,從而消除擴(kuò)展功能對(duì)顏色恢復(fù)算法的影響。
　　接下來(lái)研究了基于貝爾定律的顏色恢復(fù)方法,其最基本的過(guò)程是計(jì)算漫衰減系數(shù),將漫衰減系數(shù)帶入貝爾公式中,得出顏色恢復(fù)算法。此系數(shù)可以從處理多光譜數(shù)據(jù)或高光譜數(shù)據(jù)中獲得。本文的主要工作是對(duì)這一顏色恢復(fù)算法進(jìn)行改善,使得該算法更加精確和經(jīng)濟(jì),從而得到更好的研究結(jié)果。

3、
　　一、通過(guò)對(duì)底部反射率構(gòu)建補(bǔ)償函數(shù),使得在底部反射率過(guò)大過(guò)小的極端情況下也能較好的使用基于貝爾定律的顏色恢復(fù)算法;
　　二、以上改進(jìn)忽略的水中高濃度溶解物對(duì)光散射的作用,只考慮吸收作用計(jì)算得出的衰減系數(shù)是不精確的,想要得到更加精確的衰減系數(shù),需要捕捉由于散射所造成的光的損失。為了提高衰減系數(shù)的精度,本次改進(jìn)使用了 Monte Carlo方法來(lái)仿真光在渾水中多次散射傳輸?shù)倪^(guò)程,通過(guò)利用光子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的 Monte Carlo

4、法計(jì)算出距離為z處的光輻照度,以此光輻照度作為光的散射補(bǔ)償,計(jì)算出更加精確的漫衰減系數(shù),經(jīng)過(guò)散射補(bǔ)償后的圖像光強(qiáng)度更高,恢復(fù)效果更好。利用 Monte Carlo法計(jì)算漫衰減系數(shù)的顏色恢復(fù)優(yōu)化算法收斂速度較慢,計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng),但能夠恢復(fù)各種水域情況中由于介質(zhì)吸收和散射而失真的圖像顏色。
　　三、以上改進(jìn)都是對(duì) RGB圖像直接進(jìn)行顏色恢復(fù),所需要的光譜通道個(gè)數(shù)較少,恢復(fù)效果不理想。為了利用更多的光譜通道個(gè)數(shù),提高算法的恢復(fù)效果,本次改