水下考古、水下環(huán)境保護、水下地形掃描和水下自主航行等水下活動都離不開水下視覺技術(shù)的支撐,獲得清晰的水下圖像對于海洋探索起到關(guān)鍵作用。水下圖像的成像過程與戶外圖像的成像過程存在較大差異。由于不同波長的光在水中傳播時的選擇性衰減,及水下復(fù)雜環(huán)境中的光線散射、人工光源等問題,導(dǎo)致水下圖像呈現(xiàn)偏色、模糊、能見度低等現(xiàn)象。針對水下圖像的增強方法分為兩類:基于像素重分布的圖像增強和基于圖像成像模型（Image Formation Model,IFM）的圖像復(fù)原。前者忽略水下圖像的成像模型而關(guān)注于直方圖動態(tài)范圍的變換,后者的難點在于正確地估計復(fù)原參數(shù):紅綠藍（Red-Green-Blue,R-G-B）通道的背景光（Background Light,BL）和透射率（Transmission Maps,TMs）。為了復(fù)原、增強多種類型的水下圖像,本文從多個角度考慮,逐級深入地提出三種有效的水下圖像增強方法,并將目前主流方法進行綜合性比較,指明水下圖像增強方法的研究方向,本文貢獻如下:（1）兼顧基于像素重分布圖像增強的簡單性和基于IFM圖像復(fù)原的有效性,本文提出了在不同顏色模型下相對全局直方圖拉伸（Rel... 

【文章來源】：上海海洋大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

水下光學(xué)成像模型及光照的選擇性衰減Fig.2-1Underwateropticalimagingmodelandtheselectiveattenuationoflighting光線在不同介質(zhì)中傳播特性也不同，水下成像時除了會接受物體直接反射而來

出的方法存在相似性。因此將 ICM 和 UCM 作為比較對象，進一步說明本章方法的健壯性和魯棒性。此外，本章方法和純粹基于物理模型的水下圖像復(fù)原方法，包括被廣泛應(yīng)用于水下圖像復(fù)原的 DCP[60]、基于 DCP 的水下圖像復(fù)原[63]和 DCP 改進后的 UDCP[65]進行比較分析。3.5.1 主觀性能分析圖 3-4 給出了原圖和本章方法與其他四種方法的輸出結(jié)果及對應(yīng)的直方圖分布。在圖 3-4 的第二行中原始圖像和增強圖像的灰度直方圖 軸的范圍從 0 到 255，圖(a)和圖(b)的灰度直方圖分布比較集中，進一步說明彩色圖像表現(xiàn)出對比度低、可見度差的原因。圖(c)和圖(d)的灰度直方圖存在有些分量過多的現(xiàn)象，恰恰解釋圖(c)偏亮而圖(d)偏暗。ICM 和 UCM 的輸出結(jié)果大致相同，考慮到論文空間有限，因此本章節(jié)選擇輸出結(jié)果較好作為比較對象。圖(e)和圖(f)的灰度直方圖分布在整個范圍，基于灰度世界假設(shè)的結(jié)論，本章提出的自適應(yīng)直方圖分布得出的結(jié)果在直方圖分布上更合理。

(a) 原始圖像 (b) DCP (c) Yang (d) Drews (e) UCM (f)本章方法圖 3-5 定性分析(圖像放大獲得最好的視覺效果)Fig. 3-5 Quantitative assessment (Best view on high-resolution display with zoom-in)在圖 3-5 前兩行圖像中，由于原始圖像的藍綠色分量偏多，直接采用 DCP 的輸出結(jié)果和原始圖像幾乎沒有變化，說明了何凱明提出的適用于戶外圖像去霧的DCP 不能成功地復(fù)原水下圖像甚至降低圖像的可視性。Yang 等人[63]直接將 DCP用在水下圖像復(fù)原上然后使用顏色對比度增強作為后處理，由于忽略復(fù)原圖像中紅色分量太少、藍綠色分量偏多，增強后圖像表現(xiàn)出偏紅色。UDCP[65]可以避免少量紅色通道信息的影響，不但去除藍綠色偏差而且提高紅色分量的亮度，最后可以獲得相對清晰的水下圖像。在最后三行圖像中，由于復(fù)原方法存在一些實際問題，例如水下圖像成像模型的復(fù)雜性和先驗知識的可靠性，因此基于 DCP、基于 UDCP的水下圖像復(fù)原方法都不能平衡水下圖像的顏色、提高水下圖像的對比度，甚至降低原始圖像的可視度。UCM 通過在兩種顏色模型均衡化，有效地增強了水下圖像的色度和對比度。在前四幅增強圖像中，我們可以發(fā)現(xiàn)圖像中存在大量的過飽和、


本文編號：3507537