[發(fā)明專(zhuān)利]一種水下距離選通成像的自適應(yīng)圖像處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811416773.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109636744A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)春恒;金東東;裴崇雷;彭勃;孫磊;楚新波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東航天電子技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06T5/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 北京金碩果知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11259
• 代理人: 韓金明

本發(fā)明屬于水下光電成像技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種水下距離選通成像的自適應(yīng)圖像處理方法，包括以下步驟：步驟1：獲取水下距離選通成像系統(tǒng)的一幀圖像；步驟2：對(duì)獲取的原始圖像進(jìn)行濾波處理，保存濾波后的圖像數(shù)據(jù)；步驟3：統(tǒng)計(jì)濾波后圖像的灰度直方圖，搜索直方圖中的極值點(diǎn)，確定后續(xù)強(qiáng)化處理的對(duì)象灰度區(qū)間；步驟4：根據(jù)步驟3確定的圖像強(qiáng)化處理對(duì)象灰度區(qū)間，外擴(kuò)該區(qū)間作為目標(biāo)灰度區(qū)間；步驟5：將濾波后圖像按照步驟4確定的對(duì)象和目標(biāo)區(qū)間灰度值進(jìn)行分段線性增強(qiáng)，其他灰度范圍的象素值進(jìn)行線性壓縮。本技術(shù)方案自動(dòng)產(chǎn)生圖像處理所需參數(shù)，根據(jù)圖像環(huán)境的變化自動(dòng)維護(hù)圖像處理所需參數(shù)；保證圖像處理的實(shí)時(shí)性，有效提升圖像的細(xì)節(jié)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下光電成像技術(shù)領(lǐng)域，研發(fā)的圖像處理技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)處理水下距離選通所成圖像噪聲多、對(duì)比度差的問(wèn)題，改變了傳統(tǒng)成像存儲(chǔ)、傳輸后再處理導(dǎo)致實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的處理方式，可適用于水下目標(biāo)探測(cè)、水下環(huán)境監(jiān)測(cè)、水下工程作業(yè)等諸多領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

背景技術(shù)

水下距離選通成像是以水下光電探測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用時(shí)間標(biāo)記的方法將目標(biāo)反射的激光脈沖回波從水的后向散射中區(qū)分出來(lái)，使帶有目標(biāo)信息的激光脈沖回波恰好在選通相機(jī)的選通門(mén)開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)到達(dá)相機(jī)并被探測(cè)。由于水介質(zhì)對(duì)光波的散射和吸收作用，使系統(tǒng)成像呈現(xiàn)霧化效果，成像對(duì)比度差。

距離選通技術(shù)雖然能夠在一定程度上克服后向散射對(duì)成像的影響，但水體前向散射的影響仍然存在，以及成像過(guò)程中各種噪聲的影響，使得最終成像效果不夠理想。為了濾除噪聲提升圖像效果，強(qiáng)化圖像灰度、紋理等細(xì)節(jié)特征，必須對(duì)原始圖像進(jìn)行處理。針對(duì)水下距離選通成像系統(tǒng)獲取的視頻圖像，目前主要有兩種圖像處理方式：(1)成像系統(tǒng)集成了固定的圖像處理技術(shù)，只能在特定光照和水質(zhì)環(huán)境下才能達(dá)到理想的處理效果，更換工作環(huán)境后圖像處理效果下降或需手動(dòng)調(diào)整圖像處理參數(shù)才能適應(yīng)工作環(huán)境的變化，不利于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)成像；(2)由于圖像處理運(yùn)算數(shù)據(jù)量大，運(yùn)算過(guò)程復(fù)雜，為了保證成像的實(shí)時(shí)性，大多數(shù)水下成像系統(tǒng)并不立即進(jìn)行圖像處理，而是存儲(chǔ)獲取的原始視頻圖像后，傳輸給后臺(tái)電腦，由后臺(tái)電腦設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的圖像處理軟件進(jìn)行去噪和增強(qiáng)處理，涉及在嵌入式芯片和PC機(jī)兩個(gè)平臺(tái)上分別進(jìn)行圖像軟件的開(kāi)發(fā)工作，增加了開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性。

由于水下諸多工作如水下管道作業(yè)的開(kāi)展幾乎完全依賴(lài)實(shí)時(shí)獲取的視頻圖像，對(duì)圖像質(zhì)量和圖像的實(shí)時(shí)性均有較高要求，因此若上述圖像處理方式不進(jìn)行改進(jìn)提升，則會(huì)成為水下距離選通成像深入應(yīng)用的制約因素，限制水下距離選通成像的進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種針對(duì)水下距離選通成像的自適應(yīng)圖像處理技術(shù)，既能保證圖像處理的實(shí)時(shí)性，又能夠使圖像處理參數(shù)隨環(huán)境的變化自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，以強(qiáng)化圖像細(xì)節(jié)，提升圖像效果。技術(shù)內(nèi)容包括以下步驟：

步驟1：獲取水下距離選通成像系統(tǒng)的一幀圖像。

步驟2：對(duì)獲取的原始圖像進(jìn)行均值濾波處理，以濾除高斯噪聲，保存濾波后的圖像數(shù)據(jù)。

步驟3：統(tǒng)計(jì)濾波后圖像的灰度直方圖，搜索直方圖中的極值點(diǎn)，自動(dòng)確定后續(xù)強(qiáng)化處理的對(duì)象灰度區(qū)間。

步驟4：根據(jù)步驟3確定的圖像強(qiáng)化處理對(duì)象灰度區(qū)間，將該區(qū)間外擴(kuò)20％作為目標(biāo)灰度區(qū)間。

步驟5：將濾波后圖像按照步驟4確定的對(duì)象和目標(biāo)區(qū)間灰度值進(jìn)行分段線性增強(qiáng)，其他灰度范圍的象素值進(jìn)行線性壓縮。

本技術(shù)方案可以不用人工干預(yù)水下距離選通成像系統(tǒng)的圖像處理過(guò)程，圖像處理所需參數(shù)為自動(dòng)產(chǎn)生，可根據(jù)圖像環(huán)境的變化自動(dòng)維護(hù)圖像處理所需參數(shù)；由于圖像強(qiáng)化的參數(shù)基于圖像目標(biāo)區(qū)域的統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生，算法運(yùn)行高效，既保證了圖像處理的實(shí)時(shí)性，又能夠有效提升圖像的細(xì)節(jié)效果。

附圖說(shuō)明

圖1：水下距離選通成像系統(tǒng)；

圖2：濾波模板遍歷示意圖；