水下图像清晰化研究开题报告

全文总字数：3430字

1. 研究目的与意义（文献综述）

水下成像技术是人类认识海洋、开发利用海洋和保护海洋的重要手段和工具，具有探测目标直观、成像分辨率高、信息含量高等有点。该技术已被广泛应用于水中目标侦查/探测/识别、水下考古、海底资源勘探、生物研究、水下工程安装/检修、水下环境监测、救生打捞等领域。^[1]

然而，水下视频图像成像条件复杂，质量较差，需要对水下视频图像进行清晰化处理，便于后续更进一步的处理，以满足达到人眼视觉的观察需求^[2]。水下视频图像清晰化处理的主要障碍在于一方面，水对光具有选择吸收特性，水在吸收光的过程中，对光谱中红外部分和紫外部分的吸收作用最为强烈；而蓝绿光受到水的吸收作用比较小。因此水下图像存在严重的色彩失真问题。另一方面，水对光具有散射特性，光在水中传播时，光线会受到水中介质微粒的作用，从而改变原来光线传播的方向，导致图像对比度和清晰度不足^[3]。因此很多研究人员致力于水下图像及视频清晰化，改善水下图像及视频的视觉效果，提高视频质量。

当前已有的水下图像清晰化的研究方法主要有两个方法:一种是进行图像复原，通过建立水下成像物理模型，求解模型参数从而推演出真实图像。但是水下成像过程十分复杂，现有的模型设计普遍存在参数估计较为简单，适用性差等问题，反演出的图像不能完全符合真实场景。另一种是针对图像的退化特点，如颜色失真、模糊、清晰度低等，运用图像增强方法，仅通过调节图像的灰度值提高图像清晰度。这种方法实现较为简单，但由于忽略了水下图像降质的物理参数，增强之后的图片也不能够完全符合真实场景。

2. 研究的基本内容与方案

影响水下成像的主要因素有颜色失真、图像对比度低、图像噪声明显等。为了得到更加清晰的水下图像，根据水下成像的原理和水下图像降质的特点，准备采用一种有效的基于多尺度融合的水下图像增强方法。图像融合方法先对水下图像分别进行颜色校正和对比度增强处理，再对两个处理过后的图像进行加权融合，这样得到的图像既避免了色彩失真，又有了较高的对比度，增强效果更好。

首先了解水下成像的理论依据，根据光在水下的传播特性，分析水下图像退化的原因，并由此建立水下成像模型，为研究水下图像增强方法提供理论依据。

3. 研究计划与安排

1、1-3周：查阅文献、收集资料、撰写开题报告（3周）;

2、4-11周：实验方案确定、实验准备及实验阶段（8周）;

3、12-13周：实验数据处理、分析（2周）；

4. 参考文献（12篇以上）

1. 水下光学(underwateroptics)[j].中国光学期刊网．

2. 郭相凤,贾建芳,杨瑞峰,葛中峰.基于水下图像光学成像模型的清晰化算法[j].计算机应用,2012,(10):2836-2839.

3. 陈冲.水的光学特性及其对水下成像的影响分析[j]. 2017(06):146-147.