光線在水介質(zhì)中的傳播過程與在空氣中傳播過程不同,它受到水的吸收效應(yīng)產(chǎn)生能量的衰減,受到水中懸浮顆粒的影響而導(dǎo)致散射效應(yīng),因此采集到的水下圖像大多具有嚴(yán)重的顏色失真,質(zhì)量退化現(xiàn)象。對此,近十幾年來,有關(guān)水下圖像的恢復(fù)增強算法的研究得到廣泛的關(guān)注,針對水下圖像顏色校正,傳統(tǒng)的算法和假設(shè)及改進算法會存在校正不足或過度校正問題,因此對于部分圖像效果不佳。本文主要的目的是研究與實現(xiàn)能適用于各類水下圖像的恢復(fù)增強算法。本文具體內(nèi)容如下:（1）在YCBCr空間中,首先尋找圖像中的灰度區(qū)域,即原本色度較弱區(qū)域,這些區(qū)域類似于“灰卡”。在算法校正前后,其色彩不應(yīng)該發(fā)生較大變化,在找到這些區(qū)域像素后,判斷圖像色度通道中每一個像素與該區(qū)域像素之間的差距,差距越大偏色程度越大。根據(jù)此參數(shù)計算每個像素的校正權(quán)重,最終采用加權(quán)灰度世界對偏色像素進行校正。該方法可以很好地進行偏色的校正,且對弱色度區(qū)域進行了有效地保護。克服了傳統(tǒng)方法中因統(tǒng)一計算增益來校正,導(dǎo)致一些實際色度較弱像素被強行填色,從而產(chǎn)生顏色失真的情況。本方法視覺效果較好。（2）在Lab空間中,首先計算各色度通道的均值,明確了在色度正常的情況下其均值接近... 

【文章來源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

水下成像模型

華僑大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖像對比度降低。由于受到設(shè)備采集距離和光線衰減的影響，使用人工光源在一定程度上可以改善此類現(xiàn)象，但使用人工光源仍然存在問題。人工光源不同于自然光線，從水面開始光線的衰減，而是以人工光源的中心起沿徑向衰減，能量也從光能最強點向外產(chǎn)生損失，這會導(dǎo)致人工光源附近景物色彩較均衡，而在距人工光源較遠區(qū)域仍存在大面積偏色，即產(chǎn)生邊界明顯的不和諧色斑，同時，在背景區(qū)域灰度不均，邊緣細節(jié)不明顯，有陰影產(chǎn)生。圖2.1水下成像模型水體對光線的吸收是有選擇的，即處于不同光譜區(qū)域的光線在水下的衰減程度不同。如圖2.2所示，當(dāng)光線射入水中后，紅、橙、黃光最先消失，隨著水深的不斷增加，其他顏色光逐步消失，藍色光的波長最短，在水下?lián)碛凶铋L的傳播距離，最晚消失。圖2.2光線吸收示意圖

華僑大學(xué)碩士學(xué)位論文8以此作為基礎(chǔ)的改進算法也有很多，示例公式如下：P0=Picbadc+a(2.6)其中，P0和Pi分別為對比度校正前后的像素值，a為0，b為255，c何d分別是是當(dāng)前圖像中存在的最小和最大的像素值。圖2.4(a)上側(cè)對比度校正(b)兩側(cè)對比度校正(c)下側(cè)對比度校正該方法將RGB三個通道分別采用對應(yīng)不同的均衡拉伸測策略來進行色彩的適度校正。當(dāng)某一通道直方圖灰度分布較窄且偏向于較低灰度時，通過拉伸，將整體直方圖向右擴展。如圖1(a)。相反，當(dāng)直方圖灰度范圍較窄且處于較高灰度級時，向左拉伸，如圖1(c)。當(dāng)該直方圖處于中間狀態(tài)時，向兩側(cè)拉伸，如圖1(b)。其目的即盡可能提高灰度分布范圍，拉開相鄰灰度，提升對比度。2011年，NicolasLimare提出了基于直方圖拉伸的白平衡方法，通過計算累計直方圖，截斷前后s%，在全局上進行拉伸[14]，如圖2。但僅僅部分場景效果良好，原因為：由于紅色光在水下衰減最為強烈，因此紅色分量殘存較少，從紅色通道直方圖上來看聚集在極低灰度級，藍綠通道的直方圖則分布較廣，動態(tài)范圍較大。此情況下做全局直方圖拉伸，紅色通道相鄰灰度級被強制拉開，間距極大，藍綠通道則均勻分布，因此處理完的圖像效果較差，未達到色彩校正效果。(a)(b)圖2.5直方圖拉伸在此基礎(chǔ)上，2014年，F(xiàn)u等人采取一種基于統(tǒng)計方法的顏色校正方法，他通過計算每個通道的均值和方差來重新規(guī)定三通道各自的最大值和最小值，通過最值來限定直方圖的拉伸范圍,公式如下：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]“蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器[J]. 徐小龍.  百科探秘(海底世界). 2019(Z2)
[2]水下機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J]. 柯冠巖,吳濤,李明,肖定邦.  國防科技. 2013(05)
[3]基于模糊形態(tài)篩和四元數(shù)的水下彩色圖像增強[J]. 楊淼,紀(jì)志成.  儀器儀表學(xué)報. 2012(07)
[4]一種基于高斯分布的白平衡改進算法[J]. 胡勇.  微型機與應(yīng)用. 2012(05)
[5]水下退化圖像處理方法[J]. 張赫,徐玉如,萬磊,唐旭東,蔡昊鵬.  天津大學(xué)學(xué)報. 2010(09)
[6]基于Contourlet變換和多尺度Rentinex的水下圖像增強算法[J]. 石丹,李慶武,范新南,霍冠英.  激光與光電子學(xué)進展. 2010(04)
[7]中國海洋資源開發(fā)現(xiàn)狀及對策[J]. 孫悅民.  海洋信息. 2009(03)
[8]空域同態(tài)濾波算法研究[J]. 肖俊,宋壽鵬,丁麗娟.  中國圖象圖形學(xué)報. 2008(12)
[9]基于von-Kries色適應(yīng)的分區(qū)顏色校正方法[J]. 朱貴冬,沈理,王今覺.  計算機工程與科學(xué). 2007(02)
[10]一種基于灰度世界模型自動白平衡方法[J]. 谷元保,付宇卓.  計算機仿真. 2005(09)



本文編號：3574831