单幅雾天无人机影像清晰化技术研究

发布时间：2017-10-11 05:17

  本文关键词：单幅雾天无人机影像清晰化技术研究

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【摘要】：传统的卫星遥感和航空摄影测量由于成本较高、需要严格的飞行条件、成图周期长等限制,因此难以满足应急抢险等需要快速处理的测绘保障要求。无人机遥感系统(UAVRS,Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing)应运而生,并且以其灵活性、适应性、经济性等优点成为了卫星遥感和常规航空遥感的有力补充,在土地利用的动态管理,资源的勘探,地灾监测和应急抢险等方面得到了重要的应用。随着无人机技术应用的逐渐深入,关于其影像的有效利用问题得到了研究者的普遍关注。但是由于户外获取的影像容易受到天气的影响而降质,雾就是最常见的一种。在雾天天气状况下伴随的大气散射和吸收作用,使得雾天无人机影像整体具有对比度低、目标特征不清晰、细节信息模糊、色彩失真等退化现象,而降质后的影像对后续处理工作的准确度、精确度和生产投入产生了极大的影响,使得影像不能被有效的利用。因此,通过一定的去雾技术,将退化后信息量低的影像转变为信息量高的可用影像有着普遍的实际意义,并且根据单幅图像恢复出真实的清晰场景一直是图像处理领域的难点问题,无人机影像处理过程中需要的实时性和高效性也为图像去雾的研究提出了更高的要求。目前的去雾技术主要从基于模型和非模型这两个角度进行,本文从这两个方面对雾天影像清晰化方法的基础理论和关键技术进行了深入的研究,具体工作内容如下:①对典型的去雾方法进行了研究,分析对比各种方法的关键技术、基本特点以及适用性,并针对雾天无人机遥感影像整体对比度基于一种色调,景深变化不大的特点,对一些常用算法进行了实验,归纳总结了其用于处理雾天无人机影像的优缺点。②对基于非模型的图像去雾技术,本文重点研究了基于Retinex理论的去雾方法,分析了单尺度Retinex算法(SSR)、多尺度Retinex算法(MSR)和带颜色恢复的Retinex算法(MSRCR)的适用性和实现过程,并且将以上方法应用于雾天无人机影像的清晰化处理,通过实验对关键参数因子c的取值问题进行了探讨,最后对去雾效果进行分析评价。③从基于模型的图像去雾角度深入探究了基于暗原色先验规律去雾算法,并且针对无人机遥感影像的特点,对该方法运算量大,过程复杂,恢复细节信息有限的缺点提出了优化改进,探究出能显著、快速提高影像对比度和清晰度的综合去雾方法,通过在MATLAB平台的实验表明,本文提出的针对无人机影像的综合去雾方法,在算法的有效性、实时性方面有着明显的优势。④从去雾效果的明显性、细节恢复程度、色彩保真度等主观角度,以及标准差、信息熵、平均梯度图像质量客观评价指标,分析对比了实验结果图像,并且对算法进行了评价。
【关键词】：雾天无人机影像 降质图像清晰化 Retinex理论 暗原色先验理论 综合去雾
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP751
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1. 绪论9-15
• 1.1. 课题研究背景及意义9
• 1.2. 图像去雾的国内外研究现状9-12
• 1.2.1. 基于非模型的图像去雾研究现状11
• 1.2.2. 基于模型的去雾方法研究现状11-12
• 1.2.3. 无人机遥感影像去雾发展现状12
• 1.3. 本文主要内容及结构安排12-15
• 2. 理论基础15-43
• 2.1. 雾的成因15
• 2.2. 大气退化物理模型15-18
• 2.3. 基于模型的图像去雾18-22
• 2.4. 基于非模型的图像去雾22-39
• 2.4.1. 线性变换与分段线性变换22-26
• 2.4.2. 非线性变换26-27
• 2.4.3. 直方图均衡化27-32
• 2.4.4. 空间域图像平滑与锐化32-34
• 2.4.5. 同态滤波34-36
• 2.4.6. 小波变换及曲波变换36-39
• 2.5. 影像质量评价39-41
• 2.6. 本章小结41-43
• 3. 基于Retinex算法的图像去雾43-57
• 3.1. Retinex算法概述43-47
• 3.2. 单尺度Retinex算法（SSR）47-49
• 3.2.1. SSR算法原理47-48
• 3.2.2. SSR算法尺度参数的选择48-49
• 3.2.3. SSR算法步骤49
• 3.3. 多尺度Retinex算法（MSR）49-52
• 3.3.1. MSR算法原理49-50
• 3.3.2. MSR算法尺度参数的选择50-52
• 3.3.3. MSR算法步骤52
• 3.4. 带颜色恢复因子的多尺度Retinex算法（MSRCR）52-53
• 3.5. 实验结果及其分析53-56
• 3.6. 本章小结56-57
• 4. 基于暗原色先验理论的去雾算法57-65
• 4.1. 暗原色先验理论概述57-58
• 4.2. 基于暗原色先验规律去雾算法原理及步骤58-64
• 4.2.1. 估计透射率60-62
• 4.2.2. 清晰化图像62-64
• 4.3. 本章小结64-65
• 5. 基于暗原色先验对无人机影像的综合去雾65-79
• 5.1. 大气光A的计算改进66
• 5.2. 利用导向滤波优化透射率图66-70
• 5.3. 自适应对比度增强70-72
• 5.4. 实验结果及其评价72-78
• 5.5. 本章小结78-79
• 6. 总结与展望79-81
• 6.1. 主要工作和创新79-80
• 6.2. 论文不足和展望80-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87

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6 周宗成;雾天出行话安全[J];现代交通管理;1999年02期

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4 李卫军;邵龙义;时宗波;李金娟;杨书申;;雾天大气单颗粒物理化学特征研究[A];中国气象学会2007年年会大气成分观测、研究与预报分会场论文集[C];2007年

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1 江成;雾天可望不封高速公路[N];中国安全生产报;2006年

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3 韩新华;雾天行车要小心[N];保健时报;2007年

4 本报通讯员 邓俊德;为雾天行车擦亮“眼睛”[N];人民铁道;2009年

5 ;雾天行车需注意[N];重庆日报;2004年

6 雨柏;雾天不宜晨练[N];保健时报;2006年

7 本报记者 宋开文 实习生 刘鑫;成都全年雾天57天[N];四川日报;2007年

8 健康时报特约记者 王晓亮;胸闷可能缘于大雾[N];健康时报;2008年

9 特约记者 张明　通讯员 苗红俊;强化责任保雾天安全畅通[N];人民铁道;2009年

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1 赵宏宇;雾天图像清晰化技术的研究[D];北京工业大学;2015年

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9 王晶;雾天图像清晰化理论与方法研究[D];合肥工业大学;2014年

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