水下偏振成像及图像处理方法研究

作     者：鲍富成 

作者单位：长春理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：段锦

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：水下偏振成像 偏振融合 NSCT变换 图像增强 

摘      要：水下资源十分丰富,但是由于水体对光的吸收、散射等,传统的强度相机采集的图像所包含的信息应用价值很低早已不能满足研究者的需求,因此能够获得清晰度相对较高的图像成为该领域亟需解决的问题。与可见光图像相比,偏振图像由于不同目标物表面具有不同偏振特性,在一定程度上可以将目标物与实际背景区分开来,从而提高了图像的利用价值。为了获取更多更有价值的信息,可以通过对偏振图像经过多尺度变换等方法的融合,实现对图像的增强,进一步提升图像的成像质量。本文主要研究内容分为两个方面,分别为水下目标物偏振成像特性和图像处理方法研究。在偏振光学等的理论基础上,设计了一系列水下偏振成像实验来研究水下偏振成像特性。通过改变目标物材质、水深、水体浑浊度等变量的方式,用萨尔萨偏振相机在自然光照下获取水下偏振图像,研究不同材质物体、放置深度、牛奶浓度及波段因素对水下目标物偏振成像的影响。计算出偏振分量图像,通过比较可见光图像、偏振度图像及偏振分量图像的偏振度、对比度、信息熵等客观分析不同材质的目标物在浅水下的偏振成像特性。在水下偏振成像实验的基础上,设置环境采集可见光图像和偏振度图像作为源图像。利用NSCT变换,将图像进行多尺度分解,然后对低频系数和高频系数的局部区域能量、局部区域空间域等采取不同的约束条件,并进行图像的重构得到最终的融合图像,比较分析融合成像的效果,判定融合图像实现了对源图像的增强。