基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水下圖像增強(qiáng)算法研究.pdf

1、基于光學(xué)的水下小目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別是水下捕撈機(jī)器人智能化作業(yè)的關(guān)鍵。然而水下復(fù)雜的成像環(huán)境導(dǎo)致獲取的圖像嚴(yán)重衰退，給目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別帶來(lái)了極大的困難。水下圖像的衰退主要包括:光線吸收導(dǎo)致的顏色偏差，光線前向散射導(dǎo)致的細(xì)節(jié)模糊和光線后向散射造成的低對(duì)比度。為了提高水下目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確率，本文采用多步驟的基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水下圖像增強(qiáng)方法對(duì)水下退化圖像進(jìn)行處理，該方法針對(duì)水下圖像存在的顏色失真、細(xì)節(jié)模糊、對(duì)比度低等問(wèn)題，采取顏色修正、圖像去模糊及細(xì)節(jié)增強(qiáng)

2、等步驟實(shí)現(xiàn)水下退化圖像的增強(qiáng)。本文主要的研究?jī)?nèi)容包括以下幾部分:
　　(1)采用一種自適應(yīng)的顏色修正方法對(duì)水下圖像顏色進(jìn)行補(bǔ)償，該方法相比于其他顏色修正方法更適用于水下環(huán)境，能夠很好地恢復(fù)水下圖像顏色，獲取顏色修正圖像。
　　(2)采用一種基于場(chǎng)景深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的圖像去模糊方法對(duì)顏色修正圖像進(jìn)行去模糊。利用場(chǎng)景深度模型估計(jì)顏色修正圖像對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景深度圖像，將其轉(zhuǎn)換為透射率圖像，應(yīng)用大氣散射模型去除顏色修正圖像的模糊，獲取

3、去模糊圖像。該步驟在圖像去模糊的同時(shí)，也在一定程度上提高了圖像的對(duì)比度。
　　(3)采用一種基于圖像超分辨率卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法對(duì)去模糊圖像進(jìn)行細(xì)節(jié)增強(qiáng)。該步驟從分辨率角度對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)，凸顯了圖像細(xì)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)水下圖像增強(qiáng)的目的。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的增強(qiáng)算法能夠修正水下圖像顏色偏差，提高圖像的對(duì)比度和清晰程度，相比于其他水下圖像增強(qiáng)方法，本文提出的增強(qiáng)算法處理結(jié)果較為理想，且對(duì)于水下圖像的特征點(diǎn)檢測(cè)