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提高雾天激光主动成像系统的图像质量的研究

作　者: 王森
导　师: 曲士良; 潘玉寨
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学
关键词: 激光主动成像 红外图像处理 雾天 Retinex理论 暗通道先验 双边滤波
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 29次
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内容摘要


雾对人民生活和经济社会有很大影响。利用红外激光主动成像系统可以实现透雾成像，但是所得图像的对比度低、噪声大，图像质量较差。图像处理技术能有效地提高图像质量，而且具有成本低和实现简单的优势。本文主要研究了利用图像处理技术来提高雾天激光主动成像系统的图像质量。本文首先对激光主动成像系统进行了整体分析。激光在大气传输过程中会受到吸收和散射，影响成像距离和图像质量。距离选通技术和图像处理技术可以有效地克服大气的影响，而且图像处理技术具有明显的优势。在上述基础上，介绍了本文系统的组成器件及其性能参数，推导了成像距离公式，并估算了一定能见度下的成像距离的范围。然后本文对红外图像的噪声特性进行了分析，简要介绍了常用的红外图像增强技术和图像去雾技术，重点讨论了双边滤波、视网膜皮层理论(Retinex)和基于暗通道先验的图像去雾技术。实验部分分析了天气条件对主动成像系统的影响。采用不同图像处理技术对雾天红外图像进行处理，对处理后的图像进行主客观评价。评价结果表明，与常用的图像处理技术相比，多尺度Retinex理论(Multi-Scale Retinex, MSR)和基于暗通道先验的图像去雾技术处理后的图像有更好的视觉效果，标准差有一倍多的提高，信息熵和信息容量有20%左右的提高。因此，MSR算法和暗通道先验去雾技术是提高雾天激光主动成像系统的图像质量的有效手段，而且暗通道先验去雾技术具有实时化应用前景。如果采用双边滤波对去雾后的图像进一步去噪处理可以得到更好的视觉效果，但也会增加处理时间。最后，对本文的研究工作进行了总结，并提出了存在的问题及解决措施，对下一步研究任务和方向进行了展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 激光主动成像技术与图像处理技术的国内外发展概况  9-12
    1.2.1 激光主动成像技术的发展概况  9-11
    1.2.2 图像处理技术的发展概况  11-12
  1.3 本文主要研究内容  12-14
第2章 激光主动成像系统  14-29
  2.1 激光的大气传输特性  14-19
    2.1.1 大气分子的吸收和散射  15-16
    2.1.2 大气气溶胶的吸收和散射  16-18
    2.1.3 吸收和散射的影响  18-19
  2.2 激光主动成像原理及关键技术  19-22
    2.2.1 激光主动成像的原理  19-20
    2.2.2 距离选通技术  20-21
    2.2.3 图像处理技术  21-22
    2.2.4 距离选通技术与图像处理技术的比较  22
  2.3 激光主动成像系统  22-25
    2.3.1 激光主动成像系统的组成  22-23
    2.3.2 各实验仪器作用及参数  23-25
  2.4 成像距离估算  25-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章 雾天红外图像的分析与处理技术  29-49
  3.1 雾天红外图像的噪声与特点分析  29-32
    3.1.1 雾天红外图像的噪声分析  29-31
    3.1.2 雾天红外图像的特点  31-32
  3.2 雾天红外图像处理技术  32-35
    3.2.1 红外图像增强技术  32-34
    3.2.2 图像去雾技术  34-35
  3.3 双边滤波  35-37
  3.4 RETINEX理论  37-41
    3.4.1 Retinex理论简介  37-38
    3.4.2 单尺度Retinex算法  38-40
    3.4.3 多尺度Retinex算法  40-41
  3.5 基于暗通道先验的图像去雾技术  41-47
    3.5.1 雾天图像模型  41-42
    3.5.2 暗通道先验  42-43
    3.5.3 图像去雾算法  43-44
    3.5.4 图像去雾结果  44-45
    3.5.5 算法改进  45-47
  3.6 对RETINEX理论和暗通道先验去雾技术的分析  47-48
  3.7 本章小结  48-49
第4章 雾天红外图像的处理与评价  49-58
  4.1 不同天气下的激光主动成像  49-51
  4.2 雾天红外图像的处理与主观评价  51-53
  4.3 客观评价  53-57
    4.3.1 信息熵  53-54
    4.3.2 标准差  54
    4.3.3 信息容量  54-56
    4.3.4 客观评价结果  56-57
  4.4 本章小结  57-58
结论与展望  58-59
参考文献  59-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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