水下距离选通图像增强的方法和技术

发布时间：2017-05-11 02:03

  本文关键词：水下距离选通图像增强的方法和技术，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水下距离选通成像技术由于具有成像效果优良、不易受环境光源影响、作用距离远的特点,在海洋资源开发、海洋工程建设、海洋防卫等领域具有重要的应用。但是,远距离目标图像降质严重,需要进行图像后处理操作。本文开展了水下距离选通图像增强方法和技术的研究。论文的主要工作和取得的新见解如下:1、阐述了国内外水下距离选通成像的发展现状,设计实现了水下距离选通成像系统并从实验水槽中采集水下图像,分析了距离选通系统的水下图像质量退化原因,进行了算法验证,将改进方法与已有算法比对分析,给出了对比结果。2、提出了基于梯度和小波变换的水下图像去噪方法。首先,对图像进行余弦小波变换,得到不同频率空间的图像集。低频空间引入新的图像梯度强化方法以提高图像的纹理信息量;对应非均匀性条带的LH或HL空间做曲面拟合处理以消除非均匀性条带的影响;在HH空间去噪过程中,低层空间做非局部均值处理以保留图像相似信息,高层空间做分数阶积分处理以保留图像细节信息。最后小波逆变换得到去噪图像。实验表明,本文所研究的水下去噪算法,能够平滑噪声且更大限度的保留图像细节纹理,在客观评价指标上提升超过6%。3、提出了二维直方图双平台均衡化算法。首先,将像素与其临域均值的对比关系添加到一维直方图信息得到二维直方图;然后,设计算法处理二维直方图得到规定化的一维直方图;最后,进行直方图均衡化得到了水下增强图像。4、提出了抑制估计误差的Retinex算法。首先,使用引导滤波器作为核函数求出Retinex照射分量并用照射分量估计出图像在反射分量的权值;然后,将反射分量与权值运算得到新反射分量;最后,将反射分量和照射分量非线性融合得到增强结果图像。实验结果表明,改进算法实现了目标、背景、边界信息的增强,具有抑制背景噪声、平衡图像亮度的功能,增强指标提升了12%。最后进行了总结和展望。
【关键词】：水下成像 距离选通成像 图像去噪 图像增强 小波变换 直方图均衡化 Retinex算法
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 前言10-11
• 1.2 论文研究的背景和意义11-12
• 1.3 水下成像与增强技术的研究现状12-21
• 1.3.1 水下成像技术种类概述12-14
• 1.3.2 水下成像技术研究现状14-16
• 1.3.3 水下图像增强技术的研究现状16-21
• 1.4 全文主要内容与结构的安排21-23
• 第2章 水下距离选通成像系统的设计实现23-32
• 2.1 水下距离选通成像原理23-24
• 2.2 水下距离选通成像系统结构设计的实现24-30
• 2.2.1 系统整体结构与各器件设计分析24-28
• 2.2.2 水下距离选通成像系统选通控制设计的分析28-30
• 2.3 实验数据采集30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 基于梯度和小波变换的水下距离选通图像去噪方法32-53
• 3.1 水下距离选通图像降质原理分析32-38
• 3.1.1 水的光学特性对水下距离选通图像降质的分析32-35
• 3.1.2 水下距离选通成像系统对图像降质的分析35-38
• 3.2 基于梯度和小波变换的水下距离选通图像去噪方法38-46
• 3.2.1 非均匀性条带的校正38-39
• 3.2.2 改进的快速最小误差曲面拟合法39-41
• 3.2.3 非局部均值法41-42
• 3.2.4 改进的分数阶积分法42-44
• 3.2.5 梯度强化的多尺度余弦小波去噪44-46
• 3.3 去噪实验效果分析46-52
• 3.3.1 图像客观评价指标47
• 3.3.2 去噪效果对比47-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 抑制估计误差Retinex算法的水下距离选通图像的增强53-70
• 4.1 水下距离选通图像增强方法研究53-55
• 4.1.1 直方图增强53-54
• 4.1.2 Retinex增强54-55
• 4.2 改进的水下距离选通图像增强方法55-62
• 4.2.1 帧叠加图像去噪56-57
• 4.2.2 二维直方图双平台均衡化57-59
• 4.2.3 抑制估计误差的Retinex算法59-62
• 4.3 图像增强实验效果分析62-69
• 4.3.1 增强效果的主观评价62-64
• 4.3.2 增强效果的客观评价64-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第5章 总结与展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单76-77
• 致谢77

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