应用于水下机器人的快速深海图像复原算法

作     者：郭威 张有波 周悦 徐高飞 李广伟 Guo Wei;Zhang Youbo;Zhou Yue;Xu Gaofei;Li Guangwei

作者机构：中国科学院深海科学与工程研究所海南三亚572000 上海海洋大学工程学院上海201306 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2022年第42卷第4期

页      面：53-67页

核心收录：

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFC1521704) 海南省自然科学基金(2019RC260) 三亚市院地科技合作项目(2019YD01) 

主　　题：图像处理 深海图像 人造光源 景深模型 图像复原 嵌入式图像处理器 

摘      要：由于海水吸收和水中悬浮颗粒散射,水下机器人通过人造光源获得的深海图像普遍存在模糊、色偏和清晰度低等问题。围绕深海图像快速精准复原所需解决的关键问题,首先建立真实深海图像数据集,分析深海图像的成像特点,基于图像特征的统计结果提出一种线性景深模型,然后通过有监督方法进行模型参数辨识,最后根据景深模型分别快速估计出原始图像的传输地图和背景光,进而有效避免累计误差,实现深海图像的有效复原。实验结果表明,所提算法在图像复原结果、有效性、质量和实时性指标上均优于同类算法,在Nvidia Jetson TX2嵌入式设备上处理600 pixel×800 pixel大小的图像,平均复原速度是4种优秀水下图像增强算法中最快的3.08倍。