摘要
水下光学图像的信息分析是获取海洋信息的重要手段之一，这在海洋探索、海洋资源开发以及考古等领域都有着重要意义。然而，由于水下环境具有的特殊物理性质，通常会使水下图像呈现出模糊、对比度低、严重色偏等问题。针对这些问题，本文提出一种基于局部对比度校正与多尺度融合的水下图像增强方法。具体研究内容分为如下三个部分： 首先，针对于水下图像由红色通道像素值较低引起的偏色问题，采用基于红色通道补偿的方法先对图像进行像素补充，然后对补偿后的图像后进行白平衡处理，这样可以有效缓解直接采用白平衡处理造成的红色通道过饱和现象，得到初步颜色校正后的图像。 其次，将白平衡处理后的图像进行进一步的增强，形成局部对比度校正和锐化两种不同的图像：（1）针对于水下图像出现的光照不均匀现象，提出一种基于引导滤波掩膜的局部对比度校正方法，该方法同时对图像过亮和过暗区域分别进行抑制与增强操作，可以有效改善光照不均对水下图像信息采集的影响，得到对比度校正后的图像。（2）针对于水下图像细节不明显的问题，使用引导滤波器对图像进行锐化处理，得到细节增强后的图像。这两种不同的图像分别对白平衡后的图像进行有效的对比度校正和细节增强，为融合策略提供输入图像。 最后，对上述图像分别进行权重计算，选择拉普拉斯对比度权重、显著性权重和饱和度权重，并分别计算得到两组权重图的归一化权重。采用多尺度融合策略，对输入图像和归一化权重图像分别进行拉普拉斯金字塔与高斯金字塔分解，并经过融合与重构得到最终的增强图像。 本课题对基于局部对比度校正与多尺度融合水下图像增强方法进行了系统地研究。通过对水下环境的研究，有效解决了水下图像颜色失真、对比度偏低和细节不明显等问题。同时，本课题对于未来海洋环境探索、海洋资源开发和考古等领域的发展可以提供重要的理论和实际的参考价值。
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