基于辐射传递方程的水下目标颜色恢复模型研究

发布时间：2020-05-14 22:10

【摘要】：21世纪以来，随着社会经济的快速发展，，人们越来越关注海洋资源的开发与利用。近几年水下光学成像技术在海洋信息探测中的应用愈加广泛，其中对探测目标的颜色恢复是水下作业的一项重要任务。 光在水中的传播意味着其频谱分布会发生相应变化，例如吸收或后向散射，使得照相机所采集的目标图像出现颜色失真，这种失真直接影响图像的质量和使用价值等。因此，建立一种消除失真、恢复图像原本颜色的方法，是水下光学成像的关键环节。通过查阅文献，我们认为现有的方法存在诸多方面的局限性，并不能够完全彻底的解决该问题。 为了解决这个问题，本文整合现有资源，依托辐射传递方程，建立一个系统全面的颜色恢复模型。通过辐射传递方程研究光在水中传播的能量衰减；以标准色板为研究目标，提取其RGB图像的信息，建立目标的RGB差值与能量衰减相对应的关系模型，进而实现水下目标颜色恢复目的。 本文开篇介绍了图像颜色恢复技术的发展与现状；其次阐述了水下光场分布以及辐射传递方程在能量衰减中的应用；然后对数字图像处理在该模型中的应用进行详细的介绍；最后进行具体实验，验证了该方法的可行性并且建立了图像RGB信息与能量衰减的空间映射模型，实现了水下目标的颜色恢复。
【图文】：

(,,)cos0(,,)(,,)crKzrtreCzCz 式（2-平视程，我们有 cos 0，因此方程简化为：crtreCzCz ,)2(,,)2(,0 式（2一的公式对于各种目标的对比度的减小来说是十分适用的。光学成像学成像与在空气中成像有很大的区别。在水中由于水分子的吸收会呈现颜色的衰减，同时前向散射会造成图片的模糊，后向散射晰度下降。水下成像过程如图 2- 1、图 2- 2 所示：

图 2- 2 水下成像过程所示水下成像可大致分为三部分：直接传输部分；前向散射部分；。直接传输部分：当光源被被测物反射后在向接收器（摄像机）传输部分能量由于吸收和散射作用而消耗掉。其传输过程可以由比尔朗。前向散射部分：前向散射部分与直接传输部分类似，但是它是由于度前向散射引起。这部分光会造成图像的模糊，其传输方程为：F D g式（2 D 是直接传输的光能量，g 是点扩散函数 PSF（point spread funct片上就是因为水体的散射效应，使得一束准直光束在图片上并不能是扩散为一个模糊的光圈。点扩散函数与光信号的传播距离，水体
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P714;TP391.41

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本文编号：2664013