1、水下圖像處理技術(shù),散射可看成三種物理現(xiàn)象的結(jié)果：,（1） 經(jīng)過粒子的作用，光偏離直線傳播 （2）光透入粒子發(fā)生一次或多次的反射（折射） （3） 光在粒子表面反射,水中吸收及散射比空氣中要強(qiáng)。想象在水中離一個(gè)點(diǎn)光源一定距離處用照相機(jī)拍它的象, 若無散射，將得到一個(gè)亮點(diǎn)即函數(shù)，它是原點(diǎn)光源的象；由于實(shí)際上有散射，點(diǎn)源的象模糊了，除中心亮點(diǎn)外，還有向四周擴(kuò)散漸弱的光暈，此模糊象即為PSF?？梢?，PSF是水體的脈沖響應(yīng)。,圖像的增強(qiáng),圖像增強(qiáng)的目的： （1）改善圖像的視覺效果，提高圖像的清晰度（定性） （2）有利于計(jì)算機(jī)的處理（定量）。如：銳化有利于圖像邊緣檢測,圖像增強(qiáng)的方法：,灰度變換 直方圖修整

2、 圖像平滑 圖像銳化 彩色技術(shù)等,水下圖像傳輸示意圖,水下目標(biāo)成像機(jī)制 成像系統(tǒng)接收到的信號(hào)由如下三部分構(gòu)成： (a) 被水下目標(biāo)反射的光，沒有被水體散射的光信號(hào)(Ed); (b)被水下目標(biāo)反射的光，被水體小角度散射的光信號(hào)(Efs); (c)沒有被水下目標(biāo)反射，而進(jìn)入接收器的光信號(hào)(Ebs)。,其中，Ed只包含水下目標(biāo)的信息。 Efs包含了部分水下目標(biāo)的信息。 Ebs為背景噪聲.,圖像變質(zhì)模型 線性系統(tǒng)模型。 假定f（u，v）和g（x，y）分別代表 真實(shí)景物和變質(zhì)圖像的二維函數(shù)。 根據(jù)線性系統(tǒng)的特點(diǎn)，圖像變質(zhì)模型 用如下函數(shù)表示：,h(x,y,u,v),F(u,v),n(x,y),g(x,y

3、),如果此系統(tǒng)為線性空不變系統(tǒng)，那么，上式可寫為：,如果系統(tǒng)有噪聲干擾，則：,圖像恢復(fù)方法,1、逆濾波方法 如果噪聲可忽略，則：,進(jìn)行Fourier變換：,或：,在實(shí)際應(yīng)用逆濾波恢復(fù)時(shí)存在如下問題： （1）H存在零點(diǎn)時(shí)，上式無法應(yīng)用； （2）系統(tǒng)或多或少存在一些噪聲，這時(shí)，,（1）,2、維納濾波 根據(jù)維納濾波的準(zhǔn)則，要使濾波前后圖像與的均方誤差為最小，即應(yīng)使： 可以導(dǎo)出經(jīng)典的維納濾波器傳遞函數(shù)： 恢復(fù)的圖像譜為：,分別為噪聲與原圖像的功率譜， H*(u,v)為H(u,v)的共軛矩陣,（1）克服了逆濾波的零點(diǎn)問題。 當(dāng)H(u,v)=0時(shí)，由于 的存在，不會(huì)出現(xiàn)病態(tài)問題。 （2）如果系統(tǒng)中不存在噪

4、聲，即 ，因此有： 就變成了逆濾波。這就是說，當(dāng)信噪比很高時(shí)，維納濾波接近逆濾波。 （3）當(dāng)信噪比較小時(shí)，即 逆濾波表現(xiàn)不敏感。這就是說，維納濾波可避免對噪聲的放大作用。在使用維納濾波法時(shí)，H(u,v)由點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)確定,關(guān)于模糊圖像的恢復(fù)算法研究已有幾十年，但處理水下模糊圖像的實(shí)際應(yīng)用很少。 目前有較多實(shí)際應(yīng)用的是X射線成像圖像及衛(wèi)星、航空、遙感等所得圖片的恢復(fù)，人們對X射線照片的噪聲特點(diǎn)、大氣擾動(dòng)對圖像的退化作用等都有比較成熟的認(rèn)識(shí)。而對于水下圖像，長距離、多次散射的光傳輸尚無系統(tǒng)的定量結(jié)果，不同環(huán)境條件下、不同水體的擴(kuò)展函數(shù)的擾動(dòng)機(jī)制、噪聲模型幾乎沒有研究。,水下圖像處理,利用測得的海水的

5、PSF，通過褪卷積則可以對原始圖像未知的模糊圖像進(jìn)行恢復(fù)，達(dá)到消模糊的目的。,（i）測量原理 在無散射和吸收的理想海水中，離點(diǎn)光源即函數(shù)一定距離處得到的像將也是一個(gè)亮點(diǎn)；由于海水的散射作用，實(shí)際上得到的像除中心亮點(diǎn)外，還有向四周擴(kuò)散漸弱的光暈，即由于水體的作用，點(diǎn)源的像模糊了，此模糊象即水體的PSF。此過程可表示為： PSF=（x，y）*PSF 因此，根據(jù)水中光或圖象傳輸?shù)母拍?，測量點(diǎn)源經(jīng)過水體后的光分布，則直接得到PSF。但是點(diǎn)光源在實(shí)際中很難得到，這一方法不具備實(shí)用性。若能得到某已知圖象f0（x，y）經(jīng)水體傳輸?shù)哪：骻0（x，y），從式進(jìn)行褪卷積運(yùn)算，則可以計(jì)算得到水體點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù) .,（2）水體點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的測量,（ii) 測量