水下光譜成像技術(shù)在海洋生物識別、海洋地質(zhì)調(diào)查、海洋環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域有著重要的作用。然而使用水下光譜成像技術(shù)對水下目標探測時面臨諸多困難,如水體強烈的衰減作用造成光線能量的衰減及光譜特征的改變、強烈的散射光線淹沒特征信號等。針對以上的問題,本文設計了一套水下光譜成像系統(tǒng),并設計了水下光譜圖像重建算法,確保系統(tǒng)在水下的實用性。在水下光譜成像系統(tǒng)設計方面,本文設計了凝視型光譜成像儀,單次成像即可獲得特定波長的光譜圖像,在水下有較好的抗震性能。設計了配套的水下光源與水下激光測距系統(tǒng),實現(xiàn)了清水中10 m以內(nèi)400-700 nm波段的光譜成像及測距。開展了光譜成像儀在空氣中的絕對輻射定標、光譜分辨率定標和光譜靈敏限定標,確保了系統(tǒng)的可靠性。在水下光譜圖像重建算法方面,建立了一套包含了光譜圖像的預處理算法（圖像去噪與光譜圖像配準）、水下光譜圖像的輻射補償算法、水下散射光光輻射矯正算法以及圖像增強算法在內(nèi)的完整水下光譜圖像處理流程。光譜圖像預處理算法中,針對水下弱光環(huán)境圖像信噪比低的特點,設計了基于中值濾波與基于去噪神經(jīng)網(wǎng)絡的圖像去噪算法。針對不同波段間圖像錯位的問題,基于SURF算子,在黑白相機的輔... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２波段掃描式光譜成像系統(tǒng)原理圖??

明器和激勵源，通過發(fā)射高能量脈沖激光照射海底目標（如海底生物），激發(fā)海底??目標發(fā)出熒光。成像系統(tǒng)采用推掃式結(jié)構(gòu)，采用棱鏡分光，對海底目標發(fā)射的熒光??進行分光，進而實現(xiàn)光譜成像，其原理如圖１．７所示。??水下光譜成像方面，Ａｒｅｔｅ?Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ公司所用海底焚光光譜成像儀在密封后，??亦可搭載在水下運載器上用于海底測量；美國專利水下高光譜成像％］中，作者提??出了一種推掃式高光譜成像設備。該設備安裝于水下運載器，用于對水中及海底的??物體高光譜成像。設備使用棱鏡分光，通過線拼接成像。??挪威科技大學與Ｅｃｏｔｏｎｅ公司合作，研制了一款水下高光譜成像裝置，對該系??統(tǒng)做了大量的測試，并對水下高光譜成像的應用做了大量的探索。該團隊使用一??款推掃型的水下高光譜成像儀（ＵＨＩ），并用于水下探測。早在２００９年，該團隊將??一款高光譜成像儀置于水下

實現(xiàn)了對海南三亞地區(qū)珊瑚礁的近距離光譜成像１４１】。劉洪波與德國ＧＥＯＭＡＲ亥??姆霍茲基爾海洋研究中心合作，設計了一款基于多色照明的光譜成像系統(tǒng)，如??圖１．７（ｃ）所示，通過改變照明波長切換探測波段，并實現(xiàn)了?１００ｍ大西洋水中生物的??光譜成像探測［４２］。此外，中國科學院安徽光學精密機械研究所與海軍裝備研究院??亦對水下光譜成像做了相關(guān)探究［４３，？，但尚未開展水下原位探測工作。??１．２．３水下光譜成像技術(shù)的難點及解決方案??盡管目前已有水下光譜成像技術(shù)相關(guān)的科學研究，但相對與星載與機載系統(tǒng)，??水下光譜成像相關(guān)的研究及應用依舊比較匱乏。其主要原因有：??１．

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3318107