距离选通水下成像技术中的目标三维重现

论文摘要

水下成像目标的三维显示是距离选通水下成像技术的一个新的研究方向。本文研究了一种循环步进延时距离选通技术,它通过循环步进延时同步控制模块改变延时时间,获得了不同距离上的水体断面图像。然后本文利用图像帧之间的距离信息来进行目标的三维重建,达到目标的整体视觉效果。文中给出了水下光电成像的理论,重点分析了循环步进延时距离选通成像系统涉及到的距离选通技术、步进延时同步控制技术等关键技术,讨论了激光器、CCD等相关组件的选择要求。在水下环境中,成像时因受到光线呈喇叭状散射的影响,从而导致所成图像中出现中间亮四周暗的亮度分布不均匀现象。本文针对这一不能真实反映实际景物灰度的现象,研究了基于同态滤波的激光水下图像预处理算法,消除了径向的光强差异。然后本文利用MC和光线投射等三维显示算法实现了距离选通图像序列的三维显示,由于光线投射算法避免了MC算法中的分割步骤,其视觉效果要好于MC算法；最后实测视频图像仿真验证了本算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和研究目标
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 研究目标
• 1.2 本文的结构
• 2 微光水下成像技术
• 2.1 微光水下成像相关理论
• 2.1.1 水下辐射衰减特性
• 2.1.2 水下辐射的散射
• 2.1.3 水下成像系统的后向散射模型
• 2.2 水下成像主要技术
• 2.2.1 距离选通技术
• 2.2.2 激光助视技术
• 2.2.3 微光像增强技术
• 2.3 循环步进延时距离选通系统
• 2.3.1 循环步进延时同步控制模块
• 2.3.2 距离选通水下成像探测结果
• 3 三维数据的体视化
• 3.1 体数据的定义
• 3.2 三维图像重建的总体框架
• 3.3 体数据预处理
• 3.3.1 体数据的分割和分类
• 3.3.2 断层图像之间的匹配和插值
• 3.4 直接体视
• 3.4.1 直接体视算法步骤
• 3.4.2 视见变换
• 3.4.3 明暗计算
• 4 水下图像的预处理
• 4.1 同态滤波
• 4.1.1 照度—反射模型
• 4.1.2 同态滤波步骤
• 4.1.3 同步滤波函数形式
• 4.1.4 实验效果
• 4.2 目标分割
• 4.2.1 阈值分割法
• 4.2.2 掩模法
• 4.3 本章小结
• 5 距离选通水下成像目标的三维显示
• 5.1 三维显示的发展现状
• 5.1.1 发达国家著名研究成果
• 5.1.2 MRI图像的三维显示
• 5.2 基于3ds max建模的多帧图像三维空间放置
• 5.3 基于MC法的三维显示
• 5.3.1 MC法简介
• 5.3.2 目标对象的等值面显示
• 5.4 基于光线投射法的三维显示
• 5.4.1 光线投射法原理
• 5.4.2 颜色与阻光度赋值
• 5.4.3 阻光度模型
• 5.4.4 图像合成
• 5.4.5 实验效果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献