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正文內(nèi)容

論文水下光電成像技術(shù)簡介(編輯修改稿)

2025-07-20 04:44 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 水深。2009 年我們開始對基于條紋管的水下 LLS成像理論進行研究,搭建了線激光+條紋管的 LLS成像系統(tǒng), 正在進行有關(guān)波面形狀獲取以及校正技術(shù)的研究。 偏振成像技術(shù) 2004年Schechner和Karpel提出通過偏振成像提高自然照明條件下的水下圖像能見度[。研制的AquaPolaricam水下偏振成像系統(tǒng)在Nikon D100 SLR數(shù)字相機外接上圓起偏器,利用至少兩幅通過偏振片并在其不同角度 (如水平的或垂直的) 下采集的圖像,在景物對比度和色彩修正上可獲得重大改善如圖4為紅海 26 m 的深水處拍攝及處理結(jié)果,原始圖像對比度很低,采用處理算法克服了后向散射造成的帷幔效應(yīng),使對比度和色彩有了很大提高,顯示了原圖像未 見的細節(jié)及更遠距離的物體。 Treibitz 和 Schechner 2006 年提出采用寬視場偏 振光照明,在接收器前放置檢偏器并采集兩幅偏振態(tài)相互垂直的水下偏振成像圖像處理方法(如圖 5) ,可有效地對后向散射光起到了調(diào)制作用[。圖 6 給出了在地中海的四組圖像比較,可以看出圖像清晰度得到明顯的增強。 我們從2005年開始進行水下偏振成像理論和技術(shù)的研究,在水下偏振圖像處理方面取得初步的進展[。 圖7給出在實驗室水槽中連續(xù)激光照明條件下常規(guī)成像與偏振成像處理的圖像比較,偏振成像明顯減小后向散射光的影響,提高圖像對比度;圖 8 給出在北京動物園海洋館拍攝的彩色圖像及其偏振增強處理圖像,圖像清晰度和觀察距離均有所提高。 偏振成像技術(shù)在水下成像領(lǐng)域已展現(xiàn)出良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。其相對激光距離選通成像和線激光掃描成像技術(shù),系統(tǒng)簡單,體積小,重量輕,功耗低,適合在自帶電源小型平臺或機器人、蛙人使用,作用距離約在 2~3 AL。此外,在陽光或連續(xù)光譜光源照明下,偏振成像可以獲得自然彩色圖像,有利于基于人眼視覺的觀察和研究工作。 圖4 水下偏振成像系統(tǒng)及其圖像 圖5 主動偏振成像系統(tǒng)示意圖和實際系統(tǒng)圖 圖8 海洋館水下彩色圖像的增強處理 水下結(jié)構(gòu)光成像 距離補償型結(jié)構(gòu)光成像 當(dāng)使用結(jié)構(gòu)光照明時,一束窄激光束被投射到場景中,且投射方向偏離相機的中心光軸,能部分消除后向散射光成分,有助于通過三角測量法恢復(fù)場景的3D 結(jié)構(gòu)。Narasimhan 等 2005 年提出了兩種具有創(chuàng)新性的補充:首先與同步掃描系統(tǒng)不同,結(jié)構(gòu)光成像中的掃描并沒有任何主要運動部分,而是由使用數(shù)字光處理投影儀的空間光調(diào)制器控制;其次當(dāng)恢復(fù)目標亮度時,對水體衰減進行了補償。亮度衰減由各目 標點的距離決定,距離信息由三角測量法測得;水體衰減系數(shù)由一種基于場景原始幀圖像的方法測得。該方法還可測量用于估計水體散射相函數(shù)參量。圖 9 給出結(jié)構(gòu)光水下成像實例。 合成孔徑照明 Levoy 等 2004 年提出了一種將背景目標與其前景后向散射光分離的方法。以往幾乎所有結(jié)構(gòu)光成像方法均基于來自同一方向的照明,而該方法基
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