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基于卷积神经网络的双阶段水下图像增强方法
1
作者 路斯棋 管凤旭 +1 位作者 赖海涛 杜雪 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第1期321-332,共12页
由于水体对光线不同粒子的吸收能力具有一定差异,水下采集到的图像往往存在严重的退化现象,严重影响水下机器人对环境的感知。传统的图像处理方法和基于退化模型的图像恢复算法受到水下环境的复杂性和物理参数不确定性的影响往往表现出... 由于水体对光线不同粒子的吸收能力具有一定差异,水下采集到的图像往往存在严重的退化现象,严重影响水下机器人对环境的感知。传统的图像处理方法和基于退化模型的图像恢复算法受到水下环境的复杂性和物理参数不确定性的影响往往表现出较差的泛化能力。为提高水下图像的视觉效果,利用深度学习模型强大的学习能力,提出一种基于卷积神经网络的双阶段水下图像增强方法,通过图像损坏和图像恢复两个阶段的处理将退化的水下图像增强为视觉效果优秀的近空气图像。在Challenge60、U45、EUVP和RUIE数据集上的测试结果表明,提出的方法相比于已有水下图像复原、增强算法具有更好的增强效果,水下图像质量指标(UIQM)提升了5.18%,水下彩色图像质量评价(UCIQE)指标提升了6.64%。 展开更多
关键词 卷积神经网络 深度学习 双阶段 水下图像增强 水下图像复原
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水下图像增强与复原技术进展与展望 被引量：2
2
作者 纪勋 冷娜 郭慧 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期805-830,共26页
近年来,水下图像增强与复原技术已成为促进水下目标检测、海洋生物识别、海底测绘等领域发展的重要手段,具有重要的学术意义与应用价值.首先,回顾并分析了水下成像机理,同时指出了当前水下成像技术由硬件设备、气候约束、人造光源以及... 近年来,水下图像增强与复原技术已成为促进水下目标检测、海洋生物识别、海底测绘等领域发展的重要手段,具有重要的学术意义与应用价值.首先,回顾并分析了水下成像机理,同时指出了当前水下成像技术由硬件设备、气候约束、人造光源以及粒子干扰这4个方面所带来的难点与挑战;其次,全面介绍了水下图像增强与复原技术相关工作,分析了2种技术的联系与区别,同时从技术路线的角度对当前主流水下图像增强与复原方法进行了详细的分类与讨论,并通过实验指明了不同分类方法的各自特点;再次,总结了常用的水下图像数据集与图像评价指标,从数据支撑以及质量评估的方面为当前水下图像增强与复原工作提供了全面翔实的技术指导;最后,预测并分析了未来水下图像增强与复原技术在应用场景、降质方式以及评价指标3个方面的可行发展方向,尤其指明了当前人工智能在水下图像增强与复原领域中所能发挥的巨大潜力以及实用价值. 展开更多
关键词 水下图像 水下图像增强 水下图像复原 图像质量评价
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均值强度差先验驱动的水下图像复原
3
作者 商家硕 李颖 +2 位作者 袁靖懿 郭深 邢虎 《光学精密工程》 北大核心 2025年第18期2962-2979,共18页
针对水体选择性吸收和多次散射造成的水下图像低对比度、严重色偏与细节模糊等退化现象,提出一种均值强度差先验驱动的水下图像复原模型。首先,并行计算局部窗口内“蓝~绿、红”与“绿~蓝、红”两条分支的均值强度差,并取其平均值,构建... 针对水体选择性吸收和多次散射造成的水下图像低对比度、严重色偏与细节模糊等退化现象,提出一种均值强度差先验驱动的水下图像复原模型。首先,并行计算局部窗口内“蓝~绿、红”与“绿~蓝、红”两条分支的均值强度差,并取其平均值,构建噪声鲁棒的三通道耦合衰减先验,用于强度差估计。随后,依据“强度差~景深~透射率”链式物理关系,引入自适应斜率的指数映射,并结合一阶泰勒展开与差分近似,精确估计三通道透射图。同时计算强度差最大的像素集合均值,以估计背景光。最后,将透射图与背景光代入水下成像模型逆解,实现色彩自然、细节清晰的图像复原。在真实水下图像数据集UIEB与UCCS上的定性与定量实验表明,所提模型在UIQM,UCIQE,CCF,MWF等指标上均取得综合最优成绩,显著提升了色彩还原度、对比度和细节锐度。应用实验显示,复原图像的关键点检测数量显著增加,边缘表达更加连贯清晰,分割结果目标边界更清晰且误检率较低。该模型可自适应不同水体环境,复原色彩真实、细节清晰的水下图像,为后续水下视觉感知任务提供可靠的前端数据支撑。 展开更多
关键词 水下图像复原 低质图像增强 强度差先验 透射图估计 背景光估计
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深度学习驱动的水下图像增强与复原研究进展 被引量：18
4
作者 丛润民 张禹墨 +2 位作者 张晨 李重仪 赵耀 《信号处理》 CSCD 北大核心 2020年第9期1377-1389,共13页
水下图像是水下信息的重要载体和呈现方式,对海洋资源的探索、开发、利用具有至关重要的作用。然而,由于客观成像环境和设备的限制,水下图像质量总是差强人意,具有对比度低、细节模糊、颜色偏差等退化现象,严重制约相关领域的发展。因此... 水下图像是水下信息的重要载体和呈现方式,对海洋资源的探索、开发、利用具有至关重要的作用。然而,由于客观成像环境和设备的限制,水下图像质量总是差强人意,具有对比度低、细节模糊、颜色偏差等退化现象,严重制约相关领域的发展。因此,如何通过后期算法对退化的水下图像进行增强和复原越来越受到学者们的关注。近些年,随着深度学习技术的快速发展,基于深度学习的水下图像增强与复原技术取得了巨大进展。为了更加全面、立体地对现有方法进行梳理与归纳,紧跟最新研究进展,本文着重对深度学习驱动的水下图像增强与复原的方法和模型进行介绍,详细整理现有的水下图像数据集,分析现有基于深度学习方法的关键问题,并对未来发展方向进行展望。 展开更多
关键词 水下图像 质量退化 图像增强与复原 深度学习 水下图像增强与复原数据库
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水下图像增强复原对深度学习目标检测精度的影响研究 被引量：5
5
作者 杨谢柳 门国文 +3 位作者 梁文峰 王丹 谢正义 范慧杰 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期247-256,共10页
因水下环境的特殊性,水下光学图像往往存在色偏、模糊、对比度低等退化现象。为恢复颜色正常、清晰的水下图像,大量的水下图像增强复原方法已被提出,但是现有的水下图像增强复原方法主要以提高水下图像的视觉效果为直接目标,对基于深度... 因水下环境的特殊性,水下光学图像往往存在色偏、模糊、对比度低等退化现象。为恢复颜色正常、清晰的水下图像,大量的水下图像增强复原方法已被提出,但是现有的水下图像增强复原方法主要以提高水下图像的视觉效果为直接目标,对基于深度学习的水下目标检测精度的影响尚不明确。因此,使用14种典型的水下图像增强复原方法和3种典型的基于深度学习的目标检测模型,在URPC2018和URPC2019数据集上从训练集与测试集的域差异、训练集的域数量、训练集的图像数量等方面,详细深入地探讨图像增强复原方法对基于深度学习的目标检测模型精度的影响,并自建数据集进行跨数据集测试。实验结果表明,在训练集和测试集均属同一数据集时,水下图像增强复原方法无论作为图像预处理方法还是数据增强方法,对深度学习目标检测精度的提升都无明显效果,但是在跨数据集检测时,借助水下图像增强复原方法能够大幅提升深度学习目标检测精度,mAP最高可提高13.6个百分点。 展开更多
关键词 水下图像 图像增强 图像复原 目标检测 跨数据集
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水下图像增强和修复算法综述 被引量：19
6
作者 魏郭依哲 陈思遥 +1 位作者 刘玉涛 李秀 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2021年第9期2561-2569,2589,共10页
因受到光线散射和吸收、水体杂质、人工光源等因素影响,水下成像质量较低,很难满足生产作业的需求,而水下图像的增强和复原技术有助于提升水下机器视觉的能力。为帮助研究者掌握水下图像处理领域的研究方法和现有技术,对水下图像增强和... 因受到光线散射和吸收、水体杂质、人工光源等因素影响,水下成像质量较低,很难满足生产作业的需求,而水下图像的增强和复原技术有助于提升水下机器视觉的能力。为帮助研究者掌握水下图像处理领域的研究方法和现有技术,对水下图像增强和复原方法进行综述。首先对水下图像存在的主要退化类型进行分析;分别对水下图像增强、复原的经典方法和最新进展进行总结,系统梳理了水下图像质量评测体系和公开数据集;最后对水下图像处理未来的研究趋势进行了展望。 展开更多
关键词 水下图像增强 水下图像复原 深度学习
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水下图像增强方法研究综述 被引量：23
7
作者 严浙平 曲思瑜 邢文 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期860-873,共14页
水下图像增强是水下有人/无人设备完成深海探测任务的重要支撑技术。该技术综合应用信号处理、图像处理以及机器学习的相关理论知识以实现对水下图像的灵活增强。在简述了水下图像增强的研究背景、意义及热点问题的基础上,按照不基于成... 水下图像增强是水下有人/无人设备完成深海探测任务的重要支撑技术。该技术综合应用信号处理、图像处理以及机器学习的相关理论知识以实现对水下图像的灵活增强。在简述了水下图像增强的研究背景、意义及热点问题的基础上,按照不基于成像模型、基于成像模型与基于学习3个方向对水下图像增强技术的发展进行了详细的论述,重点分析了不同方法的原理和技术特点。最后,根据水下图像增强技术的难点与目前面临的主要问题对研究方向和发展趋势进行了归纳和展望。 展开更多
关键词 水下成像 图像处理 水下图像增强 水下图像复原 成像模型 生成对抗网络 卷积神经网络 图像质量评价
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基于小波变换的水下降质图像复原算法 被引量：6
8
作者 李庆忠 李长顺 王中琦 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第22期202-203,206,共3页
根据水下成像的物理模型,提出一种基于小波变换的水下降质图像清晰化处理算法。该算法将RGB图像转换为YUV图像,根据图像的对比度,对亮度Y图像利用小波变换自适应估计介质散射光的大小,增强水下降质图像的对比度,并在小波变换的低频子带... 根据水下成像的物理模型,提出一种基于小波变换的水下降质图像清晰化处理算法。该算法将RGB图像转换为YUV图像,根据图像的对比度,对亮度Y图像利用小波变换自适应估计介质散射光的大小,增强水下降质图像的对比度,并在小波变换的低频子带上进行非线性亮度调节,消除水下图像的光照不均问题,将亮度Y图像的处理结果与颜色分量U、V合成得到清晰的水下彩色图像。实验结果表明,该算法可以自适应实现水下观测图像的清晰化处理。 展开更多
关键词 水下图像 图像复原 图像增强 小波变换 物理模型
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基于改进引导滤波算法的水下图像复原 被引量：4
9
作者 薛倩倩 胡红萍 宋娜 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2023年第12期148-155,共8页
针对水下图像对比度低,细节模糊,存在颜色偏差的问题,提出一种基于改进引导滤波的水下图像复原算法。将红通道进行反转得到新的水下模型,利用红色暗通道图估计背景光;通过饱和度估计粗透射率图,利用改进的引导滤波算法对透射率图进行细... 针对水下图像对比度低,细节模糊,存在颜色偏差的问题,提出一种基于改进引导滤波的水下图像复原算法。将红通道进行反转得到新的水下模型,利用红色暗通道图估计背景光;通过饱和度估计粗透射率图,利用改进的引导滤波算法对透射率图进行细化;对恢复后的图像进行图像增强处理。使用该算法与几种水下图像处理算法对多种水下环境中的图像进行处理,比较视觉效果和UCIQE等评价指标。实验结果表明,算法可以有效复原出清晰图像,校正颜色失真,提高对比度,增强细节,且对人工光源区域也同样适用。 展开更多
关键词 水下图像复原 红通道反转 引导滤波算法 图像增强
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水下光学图像处理研究进展 被引量：26
10
作者 郭银景 吴琪 +2 位作者 苑娇娇 侯佳辰 吕文红 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期426-435,共10页
水下光学图像处理是水下设备完成深海探测和作业任务的重要依据。在简述了水下光学图像处理的研究背景、意义及其研究热点的基础上,该文从水下图像光照因素改善与颜色校正两个方面,详细综述了水下成像技术和水下图像清晰化算法的研究进... 水下光学图像处理是水下设备完成深海探测和作业任务的重要依据。在简述了水下光学图像处理的研究背景、意义及其研究热点的基础上,该文从水下图像光照因素改善与颜色校正两个方面,详细综述了水下成像技术和水下图像清晰化算法的研究进展,重点论述了基于成像模型的图像复原方法和图像增强方法两个最为活跃的研究方向的研究现状。根据水下光学图像处理研究热点,分别从考虑光的前向折射,水下成像模型和图像增强算法结合,引入相关领域新型算法和提高图像处理实时性的角度,展望了水下光学图像处理研究的发展趋势。 展开更多
关键词 图像处理 水下成像 图像清晰化算法 图像复原 图像增强
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