MATLAB用于水下图像预处理技术

处理技术来提高对图像 中的有效信息进行识别
也是 非常重 要 的基础 工作 。
图像非常方便 。并且 Ｍ ＴＡ Ａ ＩＢ编程 简单 ， 免去 了诸 如 Ｂ ＳＣ Ｏ Ｔ Ａ 和 Ｃ语 言 编程 的 繁 Ａ Ｉ ，Ｆ Ｒ Ｒ Ｎ 琐 。Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ对图像 的处理功能主要集中在它 的图像 处理 工 具箱 中 。利用这 些工 具箱 提供 的 函数 ， 我们可以方便地对数字 图像进行分析处
增加 图像的整体对 比度 ， 使人们获得对于红外
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图像更 好 的观看 效 果 ， 算 法 因 其 简捷 高效 而 该 得 到 了广 泛 的应 用 。直方 图均衡 化 的基本 思想 是使 得增强 后 图像 的灰度 统计 直 方 图呈 现 为均
化， 图像 的对 比度及 平 均亮度 明显提 高 ， 方 图 直 在 整个 亮 度 标 度 上 显 著 扩 展 ， 像 质 量 提 高 。 图 灰 度级 均衡 化处 理 的最终 结果 是 一幅扩 展 了动 态 范 围的图像 ， 具有 较 高 的对 比度 。另外 ， 它 从
１ ＭＡＴ ＡＢ的 图像处理 功能 Ｌ
图像 处理 工 具包 是 由一 系列 支持 图像 处理 操 作 的 函 数 组 成 的。所 支 持 的 图 像 处 理 操 作
存在使图像像素强度 （ 灰度） 剧烈变化 ， 即在一 片均 匀 的 目标 图像 表 面上 ， 的分 辨 率单 元 呈 有
亮点 ， 的呈 暗点 ， 低 了图 像 的灰 阶和空 间分 有 降 辨率 ， 隐藏 了 图像 的 精 细 结 构 。 因此 通 过 图 像
基金项 来自百度文库： 河北省教育厅 项 目（０ ７ ４ ） ２ ０ １３ 。 作者简介 ： 蒋洁 （９ ３一） 女 ， １８ ， 硕士研究生 ， 主要研究
直 方 图 均 衡 化 是 非 常 典 型 的 空 域 增 强 方
法， 它可以大大改善 图像灰度分布的动态范围，
领 域为 激光成像及 图像处理。
像处理技术对水 下成像 进行后续加工 ， 水下图像 处理结果 的好坏直 接影 响 到特征 提取 和 目标识 别 的成 败 。通过分析 ＭＡ Ｌ Ｂ对 数字图像的直方图均衡化处理 、 比度增强 处理 、 滑滤波 处理 中的应 用 ， ＴＡ 对 平 说
明 了 ＭＡ Ｌ Ｂ 在 图像 处 理 中 的 强 大 功 能 。 ＴＡ
集 中在 ０～１０的范 围 之 内。经 过 直 方 图均 衡 ０
（） ａ ｆ） ｈ
地分 辨出该 变换 函数将 较窄 的输 人灰 度级 范 围
变换 到了输 出图像 的整个 亮 度范 围 内。
（） ｃ （） ｄ
■ 囵
ｏ １ｏ ｏ ２０ ０ ｏ
ｌＯ Ｏ
２０ ０
图 １ （） ａ 激光 水下图像 ， ｂ 原图直方图 ，Ｃ 均衡化后 图像 ， ｄ 均衡化 图像直方 图 （） （） （）
理 和研究 。
水下图像处理 的流 程一般 可分为三个 阶 段： 图像预处理阶段 、 特征抽取阶段和识别分析
阶段 。 图像 预处 理 阶段 尤 为 重 要 ， 预处 理 结 果
的好 坏直 接影 响后 面特 征 提取 和 目标识 别 的效
２ 直 方 图 均 衡 化
收稿 日期 ：０ ０～ １— ５ ２ １ Ｏ ０
关键词 ： 下激 光成 像 ； Ａ Ｌ Ｂ； 水 Ｍ Ｔ Ａ 直方图均衡化 ； 滑滤波 平 中图分类号 ： Ｔ ９ Ｐ３ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ５ －９ ４ ２ １ ） １０ ９ － ２ ８０ ３ （０ Ｉ ０ －０ ５ ４ ０
激光 水 下 目标 成像 探 测是 一种 新 的探测 技 术， 它不仅 具有 比声 探 测更 高 的分 辨率 ， 还具 有 比普 通光成 像更 远 的探 测距 离 ， 而 ， 然 由于水体
蒋 洁 ， 焦斌 亮
（ 山大 学 ， 北 秦 皇 岛 ０ ６ ０ ） 燕 河 ６ ０４
摘要： 水下激光成像技 术在水下侦察 、 目标识别 等海 洋开发中具有 重要 的实用 价值 ， 但其所成 图像 易受到散斑噪声 的污染 造成分辨率 下降 ， 体对光的“ 水 吸收 ” 散射 ” 和“ 效应 给水 下激光成像 带来大量 的 背景 噪声 ， 是水下成像高 噪声 和低对 比度的主要成 因。为了进一 步改善成 像效 果 ， 需要 利用数字 图 就
匀分 布 ， 而改 善 整 幅 图像 灰 度 分 布 的动 态 范 从
围 。
变换 函 数 看 （ 不 过 是 一 个 累 积 分 布 函 数 只
（ Ｄ ） ， Ｃ Ｆ ） 由图 ２显 示 的变 换 函 数 能 够 直 观
由图 １ 然看 出 ， 显 图像 灰 度 的 变化 并 没有 达 到整个 动态 范 围 ， 元 灰度 分 布不 匀 ， 部分 像 大
果 。针对水下 图像 的低对 比度特点 ， 图像预处 理 阶段 的 工作 应该 以提高 图像 的对 比度为 主。
对其中传输 的激光存在着比较强烈的衰减和散 射效应 ， 水下激光 图像存 在着 比较严重的图像 劣 化的 问题 叫 。水 中悬 浮 有大 量 的各种 微 粒
对 激光 的后 向散 射 十 分 严 重 ， 些散 斑 噪声 的 这
第３ １卷
２１ ０ １年
第 １ 期
１ 月
核 电子学 与探 测 技术
Ｎｕ ｌａ ｅ ｔｏ ｉ ｓ＆ Ｄｅ ｅ ｔ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｃ ｅ ｒＥｌ ｃｒ ｎ ｃ ｔｃ ｉ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
Ｖ １ ３ Ｎｏ ｏ． ｌ ．１
０１１ Ｊ ｎ ２ ａ．
ＭＡＴ Ａ 用 于 水 下 图 像 预 处 理 技 术 Ｌ Ｂ
有： 图像 的几何操 作 、 邻域和 区域操作 、 图像变 换、 图像 恢复 与 增 强 、 图像 滤 波 和 滤波 器 设 计 、 图像分割 、 形态学运算 等。在计算机中数字 图 像 就 是用 整数 阵 列来 描 述 ， Ｍ Ｔ ＡＢ的长 处 而 ＡＬ
就是 处理矩 阵 运算 ， 因此 用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ处 理数 字