仿生物視覺機理的水下偏振圖像處理方法研究

1、仿生物視覺機理的水下偏振圖像處理方法研究,報告人：吳玉榮,研究內(nèi)容與組織框架,1.仿螳螂蝦視覺機理設計水下偏振圖像分割框架2.仿偏振對立感知機制的偏振參數(shù)圖像計算3.基于非負矩陣分解的偏振參數(shù)圖像融合和去冗余4.仿螳螂蝦視神經(jīng)網(wǎng)絡的水下偏振圖像分割,研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu),,僅利用光強和光譜信息很難將目標與背景進行分離，需要探尋新的在水下環(huán)境中穩(wěn)定的目標信息進行利用。本文將基于偏振成像技術(shù)進行水下目標的圖像采集。表征目標偏振信息St

2、okes偏振參數(shù)存在誤差和噪聲，不利于圖像分割，結(jié)合光學理論和螳螂蝦視覺偏振對立感知機制，提出一種新的偏振參數(shù)及其計算方法。如何利用獲取的目標信息實現(xiàn)水下圖像分割是關(guān)鍵。水下生物螳螂蝦視覺在低照度、強散射的水下環(huán)境中表現(xiàn)出的優(yōu)勢為研究提供了一個可借鑒的技術(shù)路線。,1、仿螳螂蝦視覺機理的水下偏振圖像分割框架設計,1、仿螳螂蝦視覺機理的水下偏振圖像分割框架設計,,水下偏振圖像分割存在的問題,在水下環(huán)境中，偏振成像技術(shù)可有效濾掉背景散射光的

3、干擾，提高圖像的對比度和成像距離；但在背景光被濾除的同時目標的反射光也被很大程度地濾除掉了，影響了圖像的清晰度。基于偏振圖像可以計算出多個偏振參數(shù)圖像，這些偏振參數(shù)圖像之間具有互補性，表征了目標的不同特征，但數(shù)據(jù)量的增加會給后續(xù)圖像處理帶來計算量大、計算復雜度高等諸多問題和困難，由于這些偏振參數(shù)圖像之間也具有冗余性，可以對它們進行融合和去冗余預處理，以壓縮數(shù)據(jù)量。現(xiàn)有的水下偏振圖像分割算法大都是利用光強信息、光譜信息和偏振信息中的一

4、種信息進行的，是針對具體的圖像特點提出的，具有很大的局限性。如何綜合利用光強信息和偏振信息進行水下偏振圖像分割的研究較少。,2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制的偏振參數(shù)計算,問題描述與分析：在水下環(huán)境中，由于各種內(nèi)部和外部原因，使得計算出的Stokes偏振參數(shù)存在誤差和噪聲，給后續(xù)圖像分割、檢測和目標識別帶來更大困難和挑戰(zhàn)。,現(xiàn)有解決方法：多角度測量圖像濾波等預處理圖像融合,2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制的偏振參數(shù)計算,,,,,

5、2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制的偏振參數(shù)計算,,,2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制的偏振參數(shù)計算,,,,,,,,,,,,,,2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制的偏振參數(shù)計算,,,,,,,,,,,2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制的偏振參數(shù)計算,,,,,,,,,,2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制的偏振參數(shù)計算,,,,,2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制的偏振參數(shù)計算,（a）Q,（b）U,（c）DoP,（d）I,2、仿螳螂蝦視覺偏振對立感知機制

6、的偏振參數(shù)計算,本文提出的對立偏振參數(shù)圖像比Stokes偏振參數(shù)圖像含有更豐富的目標信息，邊緣和輪廓更清晰完整，且受噪聲影響較小。同時基于對立偏振參數(shù)圖像計算出的偏振度圖像（圖3.8（h）和圖3.9（h））質(zhì)量也有較大改善，與基于Stokes偏振參數(shù)計算的偏振度圖像（圖3.10（c）和圖3.11（c））相比，本文計算出的偏振度圖像受噪聲影響較小，目標與背景之間具有更明顯的區(qū)分度。,3、基于非負矩陣分解的偏振參數(shù)圖像融合和去冗余,問題描述

7、與分析：數(shù)據(jù)量的急劇增加不僅會造成數(shù)據(jù)災難，而且還會給圖像的后續(xù)處理帶來諸多的問題和困難（如存儲空間大、計算復雜度高等）偏振參數(shù)圖像之間不僅具有互補性，而且具有很強的冗余性。生物學上，必須有高性能的運算單元進行支持來高效的完成復雜的數(shù)據(jù)流分析，顯然生物視覺系統(tǒng)無法達到此要求。,3、基于非負矩陣分解的偏振參數(shù)圖像融合和去冗余,,,（1）,,,,,3、基于非負矩陣分解的偏振參數(shù)圖像融合和去冗余,,,,,,,NMF—偏振特征圖像,PCA

8、—偏振特征圖像,3、基于非負矩陣分解的偏振參數(shù)圖像融合和去冗余,,,,NMF—偏振特征圖像,4、仿螳螂蝦視神經(jīng)網(wǎng)絡的水下偏振圖像分割,問題描述：如何利用光強信息和偏振信息是實現(xiàn)水下偏振圖像分析的關(guān)鍵。,4、仿螳螂蝦視神經(jīng)網(wǎng)絡的水下偏振圖像分割,,4、仿螳螂蝦視神經(jīng)網(wǎng)絡的水下偏振圖像分割,,4、仿螳螂蝦視神經(jīng)網(wǎng)絡的水下偏振圖像分割,,4、仿螳螂蝦視神經(jīng)網(wǎng)絡的水下偏振圖像分割,4、仿螳螂蝦視神經(jīng)網(wǎng)絡的水下偏振圖像分割,本文算法分割,增強圖像