水下光学成像图像的典型劣化分析与仿真模拟.doc

《水下光学成像图像的典型劣化分析与仿真模拟.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、.水下光学图像劣化分析与仿真模拟维香，晔，袁飞*（大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室361005）摘要：对水下图像进行有效的改善必须建立在水下成像系统的机制和特性的研究基础之上。在分析总结了水下光学图像获取过程中的劣化类型和原因的基础上，基于Jaffe-McGlamery成像模型，成功仿真了浅海干净水质下、光学摄像机水下拍摄成像图像模糊、色彩降维等劣化特点，体现了摄像机、光源与成像平面的位置特点以及海水前向散射、光谱选择性吸收和衰减等影响，同时体现了光学设备对成像的离焦和运动造成的劣化。研究成果对于光学系统设计及图像的后续处理具有一定的理论支撑和参考价值。关键词：水下成像；

2、图像劣化；劣化分析；Jaffe-McGlamery模型TheDegradationAnalysisandSimulationofUnderwaterOpticalImageLIWei-Xiang，CHENYe，YUANFei(XiamenUniversityKeyLaboratoryofUnderwaterAcousticCommunicationandMarineInformationTechnologyXiamen361005,China))Abstract：Theeffectivelyimprovementoftheunderwaterimagemustbaseonthere

3、searchabouttheunderwaterimagingsystem’smechanismandcharacteristics.Onthebasisoftheanalysisontheunderwateropticalimage’sdegradationtypesandreasonsintheprocessofobtaining,thispapersuccessfullysimulatesthedeteriorationcharacteristicssuchasimageblur,colorreductionbasedonJaffe-McGlameryimagingmodel

4、intheshallowwaterandcleanwatersituation.Theresultshowsthelocationcharacteristicsofthecameraandthelightsourceandtheimagingplane,andtheimpactthatthewaterforwardscatteringandabsorptionselectandattenuationcauseon.Meantimeitreflectsthedeteriorationcharacteristiccausedbythedevicedefocusandmotion.The

5、resultisvaluableandcanbereferencetothedesignofopticalsystemandtheimagepre-process.Keywords：underwaterimaging；imagedistortion；distortionanalytics；Jaffe-McGlamerymodel..0引言水下成像成为海洋开发和利用领域中极有价值的方式之一。水下成像过程中,水体的结构对光的传播有很大的影响。水介质的密度远大于空气密度,相对于空气中所拍摄的普通图像来说水下成像所遇到的问题更为复杂和困难。典型的水下图像由于存在照明条件不良及水体对光的吸收

6、效应、散射效应和卷积效应等，使得水下图像大多存在以下问题［1］［2］：有限的可视距离、低对比度、非均匀照明、模糊、光斑、色彩降维以及各种复杂因素的噪声。因而,对水下图像进行有效的改善必须建立在对水下成像系统的机制和特性进行全面的研究之上。此外,对水下图像劣化模型的研究也是从根本上解决水下图像降质问题的必要手段。近年来，已有不少文献对图像劣化模型进行了相关研究，文献［3］［4］利用湍流模型模拟水下环境，并在此技术上研究了维纳滤波器等图像复原技术的性能。文献［5］提出了一种非均匀照明系统，非均匀光照的功率分布与水下光衰减的传播相反，该文用MonteCarlo方法模拟水下光照的功率分布，

7、结果显示该系统有效减少了后向散射噪声，提高了作用距离。文献［6］提出了一种基于海雪现象模型的图像仿真方法，研究了降低海雪微扰影响的彩色图像复原技术。文献［7］在Jaffe-McGlamery水下图像形成模型的基..础上对水下彩色图像进行仿真。虽然国外相关研究取得一定成果，但仍缺乏完备的水下图像劣化模型和仿真系统用于研究或预测图像处理等技术的性能。本文首先分析了水下光学图像劣化成因，然后在分析水下图像劣化特点的基础上，对水下图像劣化仿真，具体做法是以Jaffe-McGl