非均匀光场水下目标探测图像增强研究

论文摘要

21世纪是人类利用和开发海洋的新世纪,海洋科技在全球科技竞争中已走向前沿,为国家间综合实力的较量增加了新的焦点。我国海岸线长达18000多公里,海洋经济已开始被纳入国民经济发展规划,目前我国海洋事业的发展已走向全面开发利用的阶段,着力于以高科技为基础及石油和海运交通开发为主要标志。发展海洋科技,尤其是海洋高新技术已成为世界新技术革命的重要内容,海洋科技进步已经成为衡量国家科技总体水平和海洋强国的重要指标。对水下图像的识别和分析是发展水下技术和开发海洋环境的关键。水下成像技术在国内外已经取得较为完善的成果,但现在即使是最纯净的清水对光的衰减都很严重,而浑浊的水质更严重影响了水下目标图像探测距离和图像清晰度,在水下拍摄到的图像往往被各种噪声所淹没。本文的主要目的是尝试通过对真实的水下图像进行图像增强,改善图像质量,使图像更加符合人们的视觉特性和机器识别的要求。本文首先介绍了目前水下图像增强的主要方法及发展趋势,然后利用一种新的水下目标图像探测方法——水下非均匀光场目标图像探测方法,按照光在水中的衰减规律,利用非均匀照明光场理论,及相应的集束光源建立探测系统进行水下观测和成像,从而获得了能较好克服背景噪声和散射的水下图像。然后介绍了几种水下图像增强的常用方法,并通过实验进行验证和分析,论述了通过基于偏微分方程方法对图像进行分解再增强处理,并且对真实的水下图像进行分析研究。通过实验验证,利用偏微分方程分解的增强方法,有效地减轻图像细节的模糊,使得图像细节轮廓更清楚,进一步的改善增强效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 图像增强研究的发展概况
• 1.3 本课题的主要工作以及章节安排
• 2 非均匀光场水下目标图像探测方法
• 2.1 光在水中的散射特性以及克服方法
• 2.2 接收器接收到光功率的计算
• 2.3 水下非均匀光场的分布函数的建立
• 2.4 水下非均匀光场衬度能见度的研究
• 2.5 集束分布光源
• 2.6 本章小结
• 3 传统水下图像增强
• 3.1 水下图像概述
• 3.2 水下图像增强的常用方法
• 3.2.1 直方图增强
• 3.2.2 锐化增强
• 3.2.3 平滑滤波增强
• 3.2.4 频域巴特沃兹低通滤波增强
• 3.3 本章小结
• 4 基于偏微分方程的水下图像分解与增强
• 4.1 偏微分方程方法在图像处理中的发展史
• 4.2 基于偏微分方程进行图像分解的原理及意义
• 4.3 基于偏微分方程图像分解模型的研究
• 4.3.1 TV 模型
• 4.3.2 TV 模型数值算法
• 4.3.3 MS-G 图像分解模型
• 4.4 实验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文