不同波長光源照明的水下圖像采集與實時處理.pdf

1、隨著海洋資源探測和水下目標識別的需求不斷增長,水下成像技術有著廣闊的應用前景,如魚群觀察、打撈或救援以及海底地貌探測。然而復雜的水下環(huán)境產(chǎn)生的吸收和散射效應導致所成圖像的清晰度不高,噪聲污染嚴重。隨著水下光電成像技術的發(fā)展,同步掃描成像和距離選通成像技術都在一定程度上克服了后向散射形成的背景噪聲,但對光源和圖像采集硬件性能有較高要求,系統(tǒng)復雜,成本較高?？紤]到水下條件的限制,需要采用硬件結構盡量簡單且耗能較低的成像與處理技術,來提高水下

2、成像質量和對成像目標的可分辨度。
　　本文首先通過對光在水下的衰減特性進行理論分析,充分了解水的光吸收散射特性,以合理設計水下成像的照明方案和圖像處理方法。然后采用一定的實驗方法來模擬水下對光的吸收與散射,在清水中摻入一定量的藍綠墨水和牛奶,通過改變它們的比例來表示具有不同吸收與散射損耗比的不同水域環(huán)境。在不同的吸收與散射損耗特性的水下,采用不同波長的光源為水下圖像采集進行照明,可達到克服吸收和散射影響的最佳折中,從而獲得可能達到

3、的最佳圖像清晰度。由于長波長的紅光散射損耗小吸收損耗大,而較短波長的藍綠光則反之,根據(jù)這一原理,采用紅光和綠光光源照明下采集的圖像進行差值處理,即圖像中不同顏色分量的灰度值差去除散射噪聲信息獲取目標圖像信息。對水下采集的靜態(tài)圖像采用這種方法進行處理以作效果驗證,并與傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理技術USM銳化進行比較,結果表明這種光學處理方法,能有效增強圖像清晰度并且計算量小,處理速度快,占用較少的處理器和內(nèi)存資源,比純軟件處理方法具有更高的性價比

4、。
　　這一優(yōu)勢正適合于能耗低而硬件資源配置有限的嵌入式系統(tǒng)中,將這種處理方法應用到Android系統(tǒng)的視頻采集中,利用編程接口Camera模塊控制和訪問攝像頭硬件。對于靜態(tài)圖像的采集,設計了Android設備攝像的外置LED閃光燈以達到大功率(30W)照明同時保證節(jié)能,攝像時對 LED光源模塊的觸發(fā)信號通過藍牙進行傳輸,實現(xiàn)了閃光照明與圖像采集的同步。在動態(tài)視頻圖像采集中采用了光學處理方法來提高處理速度和節(jié)約系統(tǒng)資源。實現(xiàn)了視頻