水下图像预处理技术研究

论文摘要

我国是个海洋大国,拥有1.8万公里长的海岸线和300万平方公里的海洋国土,对海洋的开发和海洋规律的探索对我国的国民经济和军事都有重要的意义和价值。图像信息是人类获取信息的主要来源,但由于水下光学成像系统受到水下成像环境的限制,低质量的水下图像直接影响了人类对海洋的探索。本文从数字图像处理的角度,对水下图像预处理技术进行研究,以提高水下图像的质量。我们采取了大部分的图像预处理方法用于实际水下图像的实验分析,并且针对不同的处理方法,进行了改进尝试。我们在局部测度增强方法中提出了基于局部复杂度的水下图像增强方法,该方法对于处理尺寸较小的水下图像具有较好的处理效果;针对水下图像的亮度分布特点,对小波变换增强方法进行了改进,提出了基于小波和非线性迭代的水下图像增强方法,该方法既能增强水下图像又能较好地处理水下图像的亮度缺陷。本文分增强和降噪两部分对各方法进行了比较分析,得出了水下图像处理中应该优先选用的方法。在水下图像增强中,如果是亮度较均匀但整体亮度偏暗的水下图像,可选择同态滤波(低频增益设为大于1)、基于小波和非线性迭代的增强方法;如果是亮度不均匀的水下图像,优先选择基于小波和非线性迭代的增强方法。在水下图像降噪中,如果是椒盐噪声,则选用中值滤波;如果是高斯噪声,则选用贝叶斯小波阈值收缩法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的目的及意义
• 1.2 水下光学成像规律及其特点
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本论文主要工作
• 第二章 图像预处理基础理论
• 2.1 灰度变换
• 2.1.1 线性变换
• 2.1.2 分段线性变换
• 2.1.3 非线性变换
• 2.2 直方图修正
• 2.3 图像锐化
• 2.3.1 离散空间差分法
• 2.3.2 频域滤波增强
• 2.4 图像平滑
• 2.4.1 邻域平均
• 2.4.2 空域低通滤波
• 2.4.3 频域低通滤波
• 2.4.4 中值滤波
• 2.5 图像质量评价
• 2.5.1 图像的主观评价方法
• 2.5.2 图像的客观评价方法
• 第三章 水下图像增强技术研究
• 3.1 基于局部直方图均衡化的水下图像增强
• 3.1.1 算法简介
• 3.1.2 对比实验
• 3.2 模糊域的水下图像增强
• 3.2.1 算法思想描述
• 3.2.2 灰度空间的模糊域映射
• 3.2.3 模糊域增强算法
• 3.2.4 正弦函数法
• 3.2.5 对比实验
• 3.3 基于局部测度的水下图像增强
• 3.3.1 基于局部方差的图像增强
• 3.3.2 基于局部复杂度的水下图像增强
• 3.3.3 基于均匀度的图像增强
• 3.4 同态滤波
• 3.4.1 原理描述
• 3.4.2 对比实验
• 3.5 基于小波和非线性迭代的水下图像增强
• 3.5.1 小波分析
• 3.5.2 基于小波分析的图像增强
• 3.5.3 基于小波和非线性迭代的水下图像增强
• 3.6 水下图像增强方法对比分析
• 第四章 水下图像去噪技术研究
• 4.1 噪声的来源与分类
• 4.1.1 噪声的来源
• 4.1.2 噪声的分类
• 4.2 图像去噪声评价指标
• 4.3 均值滤波
• 4.3.1 原理描述
• 4.3.2 对比实验
• 4.4 中值滤波
• 4.4.1 算法原理
• 4.4.2 对比实验
• 4.5 基于小波变换的图像去噪
• 4.5.1 算法原理
• 4.5.2 对比实验
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢