激光水下成像的关键技术研究

摘要

激光水下成像是一项前沿的海洋探测技术，在陆地资源日益枯竭的今天，具有广泛的应用前景。目前，许多国家都对激光水下成像技术展开了应用研究，并开始应用于军事和民用领域。
　　激光水下成像是一个系统工程，不仅需要有可靠的硬件系统支持，也需要有效的数字信号处理算法。随着海洋开发的进一步深入，激光水下成像已不局限于单幅的图像采集，实时的视频采集成为了发展方向。因此，视频采集和处理硬件系统是实现水下成像技术的基础。由于水下媒介的特殊性，光在水中传播会被衰减和散射，造成图像质量的下降。虽然距离选通、同步扫描等成像技术能够有效减小这种影响，改善水下图像的质量，但仍难以满足工程的需要。于是，从数字信号处理的角度出发，对图像信号进行去噪、增强等处理来进一步提高水下图像质量显得尤为重要。
　　本文对激光水下成像技术在硬件平台和软件算法上的关键需求，进行了有针对性的研究。研究的主要内容如下：
　　1）硬件上，设计了以CCD为接收器、TMS320DM642为核心的成像系统电路设计，该系统可以实现视频图像的采集、实时处理和显示。
　　2）算法上，从大气图像的退化模型出发，分析了水下成像的散射模型，完成了基于融合的水下图像增强算法设计，并取得了显著的效果。
　　3）软件上，在硬件系统上实现了一种快速图像增强算法的DSP软件设计，能够完成视频图像的实时增强处理，并进行了实验测试。
　　上述激光水下成像的关键技术研究取得了初步的成效，为水下成像系统的实现打下了基础。

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第一章 绪论

§1. 1 课题的研究背景及研究意义

§1. 2 水下成像技术的发展与现状

§1. 3 大气与水下图像增强算法概况

§1. 4 T MS 320D M6 42简介

§1. 5 文章研究内容及章节安排

第二章 图像增强算法总结

§2. 1 对比度增强

§2. 2 直方图均衡方法

§2.3 Retinex理论

第三章 图像增强算法的改进研究

§3. 1 大气图像去雾算法

§3. 2 水下成像模型分析

§3. 3 基于融合的水下图像增强

第四章 系统的硬件电路设计及调试

§4. 1 系统硬件电路的总体设计

§4.2 数字信号处理器芯片TMS320DM642

§4.3 DSP最小系统设计

§4. 4 外部存储器扩展

§4. 5 视频解码输入电路

§4. 6 视频编码输出电路

§4. 7 完整系统实物展示

第五章 水下图像增强算法的硬件实现

§5. 1 图像增强算法仿真

§5.2 DSP软件设计

第六章 总结与展望

§6. 1 结论

§6. 2 下一步工作

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果