经水下湍流的幸运集成成像算法研究

发布时间：2021-01-30 12:13

　　随近年来国际形势的发展,各国的战略重心逐步向海洋转移,水下物体的三维可视化技术在海洋科学,船舶检测,安全与防御等领域的应用变得愈发重要。水下存在各种粒子和分子,而它们对光线会产生吸收和散射现象,其特性与大气中完全不同,因而水下成像与航空成像存在本质上的区别。现有技术可以通过集成成像来克服这一问题,但由于水下湍流的存在,会造成目标在成像的过程中发生前畸变,导致最终重构图像质量的大幅下降。因此,探寻一种适用于水下湍流环境的三维集成成像方法对于当下尤为迫切。本文针对这一问题提出了一种在水下集成成像过程中,引入幸运成像算法的新思路,即将幸运集成成像算法应用于水下湍流环境中,通过幸运处理来弥补前畸变对图像重构造成的影响。具体工作如下:首先,本文简要介绍了集成成像的基本原理,结合现有的关于水下湍流的模型和数据,运用数值模拟的方法在Matlab中模拟了水下湍流相位屏,并在SolidWorks中生成水下湍流相位屏模型。分析并计算了水下湍流中的集成成像系统的各项参数,利用生成的相位屏模拟水下湍流环境,并用集成成像采集系统采集经水下湍流后的原始图像,利用基于深度的计算机重构算法得到集成成像重构图像。其次,... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１集成摄影术原Ｓ图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｉｎｔｅｇｒａｌ?ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ??

高了?１０％－２０％??的ＨＲＣａｍ系统，该系统代表了第一批实用的幸运成像系统。２００１年至２００７年，剑桥大??学天文学院与卡文迪许实验室合作％，成功在近红外与可见光波段的天文观测中应用了??幸运成像技术，并研制了幸运成像采集与处理系统——ＬｕｃｋｙＣａｍ，该系统在２００７年的??Ｐａｌｏｍａｒ望远镜实验中，与只有１２个校正单元、帧频仅有２０巾贞／ｓ的低阶自适应光学系??统相结合，首次将系统成像分辨率达到了?“哈勃”太空望远镜最高分辨率的两倍，＇成本??却是“哈勃’ｆ的二十分ｉ一。图１．２所示分别是使用传统方法观测和使用ＬＩ与自造应技??术结合后观测到的猫眼星云对比图。??—ｍ??ＢＷＢ??（ａ）传统方法?（ｂ）ＬＩ与自适应技术结合??图１．２观测到的猫眼星云??Ｆｉｇ．?１．２?Ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｃａｔ?ｅｙｅ?ｎｅｂｕｌａ：（ａ）ｂｙ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｗａｙ；（ｂ）ｂｙ?ａｄａｐｔｉｖｅ－ｏｐｔｉｃｓ?ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｗｉｔｈ?ＬＩ??－５?－??

?经水下湍流的幸运集成成像算法研究???Ｍ?Ａ??ｆ?＼??／?＼??Ｂ２?Ａｉ?？?＇?Ａ２?Ｂｉ???——參——?屏暮??、／??、卜、／＼??／?Ｗ?＼??＇／?＼?＼??丨?／?、、、＇、??左眼?右眼??图２．１双目视差显示技术原理＿??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｂｉｎｏｃｕｌａｒ?ｐａｒａｌｌａｘ?ｄｉｓｐｌａｙ??双目视差显示技术主要有两种，第一种是沉浸式立体显示技术。该技术需要观察者??戴上特制的眼镜，并通过图像处理系统将左、右图像分别输入到左、右镜片上，从而达??至ＩＪ左、右眼分别只能看到左、右图像的目的。沉浸式立体显示技术又可细分为分色三维??显示［４１］、偏振光三维显示［４２】与快门三维显示［４３］。??分色三维显示技术是基于双目视差的原理之上，分别将左、右图像染成如红色与蓝??色、蓝色与黄色这样的互补色，之后对染色后的两张图像进行合成，得到一张混色图像，??通过让观看者配戴用相对应颜色的滤光片制作成的立体眼镜，使得双眼分别只能看到??相对应的那一张图像，从而达到观察结果立体的效果。分色三维显示技术的成本低、原??理简单且对显示设备没有任何特殊要求，因而十分易于应用。但该方法会使得观看者看??到产生严重的偏色现象的图像，因为整个观察过程观看者只能看到两种互补色。??偏振光三维显示技术也是以双目视差的原理为基础，与分色显示的区别仅在于使得??双眼只能看到各自视角图像的方法不同。偏振光三维显示技术采用偏振原理，令双眼看??到各自对应的视角图像。该技术根据显示仪器的不同，主要可以分为投影式和液晶式偏??振光三维显示两种。其中，投影式偏振光三维显示技术利用两台投影


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