基于暗通道先验算法的水下图像复原方法研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuzhenguo_09
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水下视觉探测是人们获取水下信息的重要途径,由于水下成像具有特殊性,当光线在水中传播时会受到水中悬浮微粒及杂质的散射和吸收等影响。这些影响使光线产生衰减,导致水下采集的图像出现可见度差、颜色不真实、细节模糊、有噪声及对比度低等问题,这些问题阻碍获取水下图像的有用信息。为了改善视觉效果,针对上述问题,研究基于暗通道先验算法的水下图像复原方法,主要研究内容如下:(1)基于红色暗通道先验和引导滤波的水下图像复原方法进行研究。针对细节模糊、可见度差、对比度低等问题,提出一种基于红色暗通道先验和引导滤波的水下图像复原方法。对原始图像的红通道进行反转,在反转后得到的图像上结合暗通道先验,估计背景光。加入饱和度分量后求取粗糙透射图,针对粗糙透射图中存在块效应问题,使用改进的引导滤波细化透射图。使用水下成像模型复原图像,复原图像采用自动色阶方法进行对比度拉伸,提高对比度。(2)针对基于红色暗通道先验和引导滤波的复原方法存在颜色恢复不足和没有分开求取三通道透射图的问题,提出一种基于高斯滤波和暗通道先验的水下图像复原方法。先使用高斯滤波对原始图像三通道处理估计背景光;利用光学特性的参数间关系计算衰减因子,因水对光吸收导致的衰减特性,结合红色暗通道先验去除红光衰减过快的影响,求得红通道透射图。针对暗通道先验中最小化操作产生的块效应问题,使用改进引导滤波细化透射图。利用波长和衰减系数关系修正其他蓝绿通道透射图,更好的提高复原图像的质量。复原水下图像后使用对比度拉伸得到最终复原图像。(3)水下图像复原方法的实验结果与分析。采用不同场景的水下图像进行实验,选取四种比较方法进行对比,采用三种水下图像质量评估指标。对所研究水下图像复原方法进行主观定性比较、客观指标定量比较、特征点检测分析等。实验结果表明,该方法较好地提升图像对比度和实现细节恢复,图像颜色真实,视觉效果好。论文提出的基于暗通道先验算法的水下图像复原方法,在提高水下图像清晰度、对比度和改善视觉效果方面具有重要作用。设计水下图像的特征点检测,表明论文方法在水下图像的局部特征点匹配中有较好的促进作用。帮助视觉探测设备获取水下图像,减少水下视觉探测技术的难度,在水下探测技术方面具有实际价值。
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