基于貝爾定律的水下目標光學(xué)圖像顏色恢復(fù).pdf

1、對于研究海洋科學(xué)的人來說,有時免不了會用到水下攝影。由于水的光學(xué)特性,會對水下圖像造成一系列的質(zhì)量影響。不同強度的光以完全不同的速率被水吸收,導(dǎo)致圖像偏藍偏暗。如果圖像在水下的衰減程度能夠被描述出來,那么就能夠利用貝爾定律,對原圖像進行處理,從而將圖像盡可能恢復(fù)到在空氣中拍攝到的效果。
　　首先對圖像進行預(yù)處理。所有標準的數(shù)字照相機都自帶白平衡功能以及顏色擴展功能,影響本文算法。照相機中的這些擴展功能,大多數(shù)情況下無法關(guān)閉,同時這

2、些擴展算法都是有專利的而且是非公開的。雖然無法得知照相機中擴展算法的內(nèi)容,但是我們能夠通過計算得出。將這些算法反轉(zhuǎn),得到反擴展算法,從而消除擴展功能對顏色恢復(fù)算法的影響。
　　接下來研究了基于貝爾定律的顏色恢復(fù)方法,其最基本的過程是計算漫衰減系數(shù),將漫衰減系數(shù)帶入貝爾公式中,得出顏色恢復(fù)算法。此系數(shù)可以從處理多光譜數(shù)據(jù)或高光譜數(shù)據(jù)中獲得。本文的主要工作是對這一顏色恢復(fù)算法進行改善,使得該算法更加精確和經(jīng)濟,從而得到更好的研究結(jié)果。

3、
　　一、通過對底部反射率構(gòu)建補償函數(shù),使得在底部反射率過大過小的極端情況下也能較好的使用基于貝爾定律的顏色恢復(fù)算法;
　　二、以上改進忽略的水中高濃度溶解物對光散射的作用,只考慮吸收作用計算得出的衰減系數(shù)是不精確的,想要得到更加精確的衰減系數(shù),需要捕捉由于散射所造成的光的損失。為了提高衰減系數(shù)的精度,本次改進使用了 Monte Carlo方法來仿真光在渾水中多次散射傳輸?shù)倪^程,通過利用光子隨機運動的 Monte Carlo

4、法計算出距離為z處的光輻照度,以此光輻照度作為光的散射補償,計算出更加精確的漫衰減系數(shù),經(jīng)過散射補償后的圖像光強度更高,恢復(fù)效果更好。利用 Monte Carlo法計算漫衰減系數(shù)的顏色恢復(fù)優(yōu)化算法收斂速度較慢,計算時間較長,但能夠恢復(fù)各種水域情況中由于介質(zhì)吸收和散射而失真的圖像顏色。
　　三、以上改進都是對 RGB圖像直接進行顏色恢復(fù),所需要的光譜通道個數(shù)較少,恢復(fù)效果不理想。為了利用更多的光譜通道個數(shù),提高算法的恢復(fù)效果,本次改