水下图像复原方法研究

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1、水下图像复原方法研究StudyontheRestorationofUnderwaterImage学科专业：电子与通信工程研究生：郑佳指导教师：杨爱萍副教授企业导师：张锁平天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要水下图像在海洋能源勘探、海洋环境监测与保护以及海洋军事等领域有着广泛的应用。因水对光的选择性吸收作用，传统基于Jaffe-McGlamery简化模型的方法存在透射率估计值偏高、不能分开求解三通道透射率等不足。针对上述问题，本文从不同思路出发，提出三种水下图像复原算法，具体工作如下：根据水下图像存在的颜色衰减和蓝（绿）色基调对暗通道先验的影响，本文先去除颜色失真，再使用图像去雾的方

2、法去除后向散射，并利用光在水中的散射系数比值关系，修正各通道的透射率。进一步改进背景光的估计方法，提高水下图像复原质量。由颜色恒常性算法得到的光源颜色是全局一致的，这与光在水中的衰减特性不符。针对这一矛盾，本文提出基于局部ShadeofGray算法的水下图像复原方法。假设光在局部区域均匀无衰减，通过计算每个局部域内的光源颜色，得到一幅反映光衰减特性的光源颜色分布图，由此得到图像各通道的透射率。实验结果表明，该算法思路简单，不需要优化透射率即可取得非常好的复原效果。针对基于RedChannel先验的水下图像复原方法的不足之处，论文提出相应的改进方案。采用一种更符合光在水中传播特性的成像新模型

3、，并改进判断人工光源是否存在的方法，提高准确性。利用RedChannel先验、图像衰减特征和光学特性参数之间的关系得到场景光的衰减比、背景光的散射比。实验结果表明，改进方案复原得到的图像比目前主流方法具有更好的视觉效果。关键词：成像模型，选择性吸收，透射率，背景光，颜色恒常性算法，人工光源ABSTRACTUnderwaterimageshavebeenwidelyusedinoceanenergyexploration,marineenvironmentmonitoringandprotection,aswellasmarinemilitaryandotherfields.Duetothe

4、selectiveabsorptionofthewater,traditionalunderwaterimagerestorationalgorithmswhichbasedonJaffe-McGlamerysimplifiedformationmodelhavethedisadvantagesofhightransmissionandcannotestimatetransmissionofthreechannelsrespectively.Inregardtotheseproblems,thispaperhasproposedthreedifferentunderwaterimagere

5、storationalgorithms.Accordingtotheinfluenceofcolordistortionandcolortoneondarkchannelpriorinunderwaterimage,thispapereliminatesthebackscatteringaftercorrectingthecolordistortion.Meanwhile,afixedtransmissionforeachchannelisobtainedbyutilizingtheratioofthelightscatteringcoefficientinwater.Improvingt

6、heestimationmethodforbackgroundlightcanalsohelptogetabetterqualityofimagerestoration.Theresultofcolorconstancyalgorithmsforthecomputationoftheunderwaterimagelightcolorisconstantintheglobal,whichiscontrarytoattenuationstateoflightinwater.Tosolvethisproblem,thispaperproposesanunderwaterimagerestorat

7、ionmethodbasedonlocalShadeofGrayalgorithm.Assumingthatthelightisuniformandnoattenuationinthelocalarea,thecolordistributionpatternoflightsourcereflectinglightattenuationcharacteristicsisobtainedbycalculatinglightc