21世紀(jì)以來(lái),人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展越來(lái)越多地依賴(lài)海洋,加快海洋資源的開(kāi)發(fā)利用已成為關(guān)系到國(guó)家生存和發(fā)展的重大問(wèn)題。視頻和圖像是一種直觀(guān)且有效的水下信息表達(dá)方式,但是由于水下環(huán)境的復(fù)雜性和水體運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性,水下圖像往往存在嚴(yán)重的失真。尤其是在空氣-水界面處,水面波動(dòng)的隨機(jī)性和高速運(yùn)動(dòng)性導(dǎo)致界面處光線(xiàn)發(fā)生復(fù)雜的折射現(xiàn)象,從而使得從水上透過(guò)水面獲取的水下目標(biāo)成像存在嚴(yán)重的幾何畸變。這不僅降低了圖像的整體視覺(jué)效果,而且阻礙了后續(xù)的模式識(shí)別和目標(biāo)檢測(cè)等任務(wù)的順利進(jìn)行。在針對(duì)跨介質(zhì)水下扭曲圖像復(fù)原方法的研究過(guò)程中,本文主要完成了以下工作:（1）對(duì)國(guó)內(nèi)外的跨介質(zhì)水下扭曲圖像復(fù)原方法進(jìn)行了歸納和總結(jié)。（2）研究了跨介質(zhì)水下扭曲圖像的光學(xué)成像原理與成像特點(diǎn)。（3）研究了兩種經(jīng)典的水下圖像復(fù)原方法。通過(guò)仿真分析,發(fā)現(xiàn)以模糊的平均圖像為參考圖像會(huì)嚴(yán)重限制圖像配準(zhǔn)的效果。（4）在結(jié)合了B樣條與自由變形模型的迭代性圖像配準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上,提出了通過(guò)重建高質(zhì)量的參考圖像的方法來(lái)提高圖像配準(zhǔn)的效果。重建參考圖像主要由兩個(gè)步驟組成:首先是幸運(yùn)塊融合技術(shù),采用結(jié)構(gòu)相似性作為質(zhì)量評(píng)價(jià)方法,從序列中挑選出畸變較小的圖像塊進(jìn)行... 

【文章來(lái)源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

海水水分子吸收光譜曲線(xiàn)[47]

上海大學(xué)碩士學(xué)位論文39(a)無(wú)重疊分塊(b)重疊分塊圖4.3幸運(yùn)塊融合技術(shù)中的分塊方法示意圖(a)無(wú)重疊分塊(b)50%重疊分塊圖4.4采用不同分塊方式進(jìn)行幸運(yùn)塊融合得到的重建圖像（實(shí)驗(yàn)中，采用SSIM作為圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，挑選SSIM值排在前50%的圖像塊作為幸運(yùn)塊進(jìn)行融合與拼接）4.3.2圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法透過(guò)波動(dòng)的空氣-水界面成像時(shí)，扭曲畸變是水下圖像的主要失真形式，有時(shí)甚至?xí)芯植窟\(yùn)動(dòng)模糊。因此，我們需要選擇合適的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)估圖像的失真程度，尤其是幾何失真。如果僅有一張水下圖片，而沒(méi)有未失真圖片作為對(duì)比，即便是人眼也無(wú)法斷定該圖片是否存在畸變失真。但是當(dāng)人們觀(guān)察一組水下場(chǎng)景的視頻時(shí)，幀間差異使得人眼可以很容易發(fā)現(xiàn)圖片中的畸變失真。由此可見(jiàn)，有參考源時(shí)更容易判斷圖片是否存在畸變失真。在真實(shí)的水下場(chǎng)景中，未失真圖像往往是不可獲得的，但是序列圖像的時(shí)域平均可以作為未失真圖像的近似替代，所以可通過(guò)計(jì)算序列圖像與平均圖像之間的相似程度來(lái)衡量圖像的畸變失真水平。若差

上海大學(xué)碩士學(xué)位論文44圖4.5采用SSIM作為特征數(shù)據(jù)，使用K均值聚類(lèi)劃分后的數(shù)據(jù)分布在通過(guò)K均值聚類(lèi)得到“幸運(yùn)塊”序列后，計(jì)算序列的平均圖像塊。然后把所有“幸運(yùn)塊”序列的平均圖像塊拼接起來(lái)，即可得到一整幅重建的圖像。4.3.4不同質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的效果比較新南威爾士大學(xué)的Halder等[30]使用了基于瑞麗熵的盲圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)（BlindImageQuality,BIQ）方法[64]來(lái)挑選清晰度較高的參考幀和幀序列作為配準(zhǔn)的輸入，本文也使用BIQ作為幸運(yùn)塊融合的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，與其他評(píng)價(jià)方法進(jìn)行對(duì)比。圖4.6展示了分別使用PSNR、SSIM、FSIM、GSM和BIQ等圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行幸運(yùn)塊融合所得到的重建圖像。與圖4.6(a)所示的原始序列的平均圖像相比，在圖4.6(f)所示的使用BIQ得到的結(jié)果中，重影現(xiàn)象不僅沒(méi)有得到緩解，甚至有些區(qū)域的重影現(xiàn)象變得更加嚴(yán)重（如紅色方框所示的區(qū)域）。水面波動(dòng)造成的圖像失真以幾何畸變?yōu)橹�，幾何畸變失真是一種結(jié)構(gòu)性失真，是圖像邊緣處的像素點(diǎn)發(fā)生偏移，而不是邊緣被“擴(kuò)散”（即圖像模糊的一種表現(xiàn)）。BIQ是一種無(wú)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)，它雖然可以檢測(cè)圖像模糊，但是無(wú)法檢測(cè)出幾何畸變。因此BIQ不適用于本文的幸運(yùn)塊融合算法。圖4.6(d)所示的使用FSIM獲得的重建圖像與原始序列的平均圖像相比，幾乎看不出差別，這是因?yàn)橐訤SIM進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，圖像塊之間的FSIM值的差異很小，無(wú)法反映待測(cè)圖像塊與參考圖像塊之間的差異，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]水下湍流模糊圖像質(zhì)量感知及圖像復(fù)原系統(tǒng)研究[D]. 陳曄.廈門(mén)大學(xué) 2017
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