一种用于海洋探测的激光水下成像图像去噪和增强方法技术

本发明专利技术提出一种用于海洋探测的激光水下成像图像去噪和增强方法，属于图像处理、模式识别领域，其核心在于首先在空域运用奇异值分解(SVD)和重构对激光水下成像图像进行噪声处理；其次，针对SVD处理后图像仍有部分噪声存在的问题，在小波域对图像进行小波分解和重构，实现小波去噪和增强的目的；最后，在频域对图像进行FFT增强，提高图像对比度并有效保持图像清晰度。实验表明本发明专利技术方法能有效克服局部直方图均衡化所引起的块效应，实现图像增强的同时有效抑制图像噪声并保持图像清晰度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海洋探测的激光水下成像图像去噪和增强方法
本专利技术属于图像处理、模式识别领域，具体涉及一种用于海洋探测的激光水下成像图像去噪和增强方法。
技术介绍
随着经济飞速发展和人口不断增长，人们越来越关注蕴藏着丰富资源的海洋，对海洋资源的开发和海洋规律的探索对国家的国民经济和军事安全有着重要的意义。目前激光水下成像技术被广泛应用于海洋资源的勘探、海洋生态的监测和布雷、援潜救生等军事领域。但是，由于海水对激光的散射和吸收导致强烈的传输衰减，激光能量随海水深度的增加而迅速减小，而后向散射光和前向散射光在探测器上形成背景噪声，影响目标成像质量，严重限制了激光水下成像系统的性能和作用距离。距离选通激光水下成像系统是一种能够有效减小海水后向散射的方法。它主要由高功率短脉冲激光器、同步控制系统和选通成像接收器组成。激光器发射高功率的短脉冲蓝绿激光对目标进行照射，由目标发射的激光返回到接收器。在整个过程中只有当目标反射的激光脉冲返回到接收器的一段时间内，接收器的选通门才处于打开状态，允许目标反射光进入接收器并最终成像，其它时间接收器的选通门一直处于关闭状态，从而有效抑制大部分水体后向散射光对系统成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海洋探测的激光水下成像图像去噪和增强方法，包括以下三个步骤：(1)对原始图像进行奇异值分解(SVD)，选取前N个最大奇异值重建图像，实现图像去噪目的。(2)对步骤(1)中所得到的去噪图像进行图像小波分解，对高频系数进行非线性阈值函数处理，对低频系数进行非线性增强，实现图像增强的同时有效抑制噪声。(3)在频域对步骤(2)中所得到的去噪和增强图像进行FFT增强，设置频域滤波上下限，对低频部分进行增强，对高频部分进行抑制，有效提高图像对比度的同时保持图像的清晰度。

【技术特征摘要】
1.一种用于海洋探测的激光水下成像图像去噪和增强方法，包括以下三个步骤：(1)对原始图像进行奇异值分解(SVD)，选取前N个最大奇异值重建图像，实现图像去噪目的；(2)对步骤(1)中所得到的去噪图像进行图像小波分解，对高频系数进行非线性阈值函数处理，对低频系数进行非线性增强，实现图像增强的同时有效抑制噪声；(3)在频域对步骤(2)中所得到的去噪和增强图像进行FFT增强，设置频域滤波上下限，对低频部分进行增强，对高频部分进行抑制，有效提高图像对比度的同时保持图像的清晰度；所述步骤(1)具体方法如下：首先，对原始图像m×n维矩阵A进行奇异值分解，将其分解到一系列奇异值和奇异值矢量对应的子空间中，如式(2)所示：A＝UΣVH(2)式(2)中U和V分别是m×n维、n×n维正交矩阵，分别是矩阵A的左奇异矩阵和右奇异矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置；∑是m×n对角矩阵，其对角线为矩阵A的奇异值σi，并且以降序顺序排列，即σ1≥σ2≥σ3L≥σm；然后，通过去除较小的奇异值滤掉噪声子空间实现去噪，选取图像矩阵A的前N个最大奇异值，在有效的信号子空间上重构图像矩阵：式(3)中N为奇异值个数，αi为矩阵A的第i个奇异值，ui和vi分别是U和V的第i列奇异值矢量，为重构图像矩阵；所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚卫国，陈雪梅，陈魏然，杨利平，李伟红，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85