水下图像复原处理方法的研究

发布时间：2017-10-20 04:36

  本文关键词：水下图像复原处理方法的研究

  更多相关文章： 水下图像复原 散射 点扩散函数 维纳滤波 最小二乘滤波

【摘要】：数字图像复原技术已经在很多领域取得了卓越的成果,但是由于水下环境的复杂性,针对水下图像复原的研究却很罕见。进入21世纪以来,人们越来越意识到海洋对于一个国家崛起所起的至关重要的作用。海洋地理工程勘察、海洋监测、海洋环境探测、水下机器人等众多领域的发展对水下图像处理的要求越来越高。原始图像在获取过程中由于受到水介质的衰减和散射效应,图像质量受到严重下降,因此对水下图像进行复原,最大限度地复原出原图像,获取有用信息成为了一个重要的研究课题。本文主要工作如下：首先,介绍了光在水下传输的光学特性以及水的光学特性对水下成像质量的影响,并且定性分析了水下成像的主要特点。其次,对水下图像复原和点扩散函数的基本理论做了简要描述,并定量列举了几种典型的点扩散函数,接下来简要说明了经典的图像复原算法的具体步骤和水下图像质量评价的标准。最后,用三种方法对水下图像进行复原处理并进行了比较。方法一：基于后向散射的水下图像复原处理方法。通过建立水下图像退化的物理模型,即将目标拍摄物与接收传感器中的水层分为n层,利用微积分原理可知将加性噪声与经过n层点扩散函数卷积后的水下图像进行叠加,并在点扩散函数、水下距离未知的情况下就距离目标物较远和较近距离两种情况下利用维纳滤波对水下黑白图像进行了复原。方法二：利用方法一提出的模型,在点扩散函数和噪声信息都已知的情况下,利用维纳滤波、最小二乘滤波方法分别对退化的图像进行反卷积复原,方法三：将原始的NAS-RIF中的代价函数中增加有关正则化约束项和空域自适应加权因子,来对图像进行复原处理。最后将三种方法进行对比找出最适合水下图像复原的方法。
【关键词】：水下图像复原 散射 点扩散函数 维纳滤波 最小二乘滤波
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 引言10
• 1.2 课题背景10-11
• 1.2.1 课题研究目的10-11
• 1.2.2 理论意义和实际应用价值11
• 1.3 主要工作及章节安排11-13
• 2 水下成像系统及图像复原概论13-29
• 2.1 光在水下传输的光学特性13-14
• 2.2 水下成像质量与水的光学特性关系14-17
• 2.2.1 水下成像质量与水下光衰减关系14-15
• 2.2.2 水下成像质量与光吸收特性的关系15
• 2.2.3 水下成像质量与光散射的关系15-16
• 2.2.4 水下成像质量与水中照明的关系16-17
• 2.3 水下图像成像的特点17
• 2.4 数字图像复原17-29
• 2.4.1 图像复原理论概述17
• 2.4.2 退化的数学模型17-21
• 2.4.3 经典的图像复原方法21-23
• 2.4.4 图片质量的评估方法23-29
• 3 基于后向散射噪声物理模型的水下图片复原方法研究29-40
• 3.1 水下图像分层退化模型的构建29-32
• 3.2 噪声系数的估计32-35
• 3.3 基于散射模型的水下图像复原过程35-40
• 4 基于分层模型线性反卷积复原算法的研究40-49
• 4.1 水下图像线性反卷积退化物理模型的建立40-41
• 4.2 模型中参数的拟合41-42
• 4.3 基于分层模型的线性反卷积水下图像复原方法42-47
• 4.4 实验结果比较与分析47-49
• 5 一种改善的NAS-RIF水下图像算法的研究49-55
• 5.1 NAS-RIF原理简介49-51
• 5.2 修正的NAS-RIF盲复原算法原理51-52
• 5.3 实验结果分析52-55
• 6 全文总结55-59
• 6.1 实验结果比较与分析55-57
• 6.2 总结与展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 个人简历64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 曲李虎;林善明;;一种改进的NAS-RIF水下图像盲复原算法[J];微处理机;2014年04期

2 于亦凡,丁田夫;水下模糊图象维纳滤波和卡尔曼滤波恢复算法研究[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2002年03期

3 孙传东,陈良益,高立民,张建生,卢笛;水的光学特性及其对水下成像的影响[J];应用光学;2000年04期

4 陈烽;机载激光测深中激光传输通道的光学特性[J];应用光学;2000年03期

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本文编号：1065279