基于小波变换的水下图像阈值去噪方法的研究

摘要

人们探知海洋的主要途径是通过拍摄水下图像,但是从海洋中拍摄到的图像往往不如在陆地上清晰,含杂了许多噪声,因为海洋中浮游生物很多,透光性差等诸多因素造成水下图像污染严重,影响人类对水下世界的探索。因此如何合理地去除水下图像噪声,进而还原出清晰真实的水下图片信息是推进人类对深海更进一步认识关键性问题之一。水下图像污染过程和机理十分复杂,不同的水下环境噪声也不尽相同。本文的目的是尝试用小波阈值去噪的方法对水下图像进行去噪,力求改善图像质量。
　　小波变换因其自身所具有的诸多优良特性,越来越多地被应用于图像去噪领域。其中,小波阈值去噪算法因为原理及实现简单,应用性能良好,近年来受到了国内外学者的广泛关注。本文本着通用性和实时性的原则,对水下图像去噪问题做了详细的分析研究,对比研究了几种图像去噪的方法,确定小波阈值是适合对水下图像进行去噪的方法之一。
　　首先介绍了水下成像环境和水下图像的特点。分析了影响水下成像的主要因素,介绍了前向散射和后向散射的理论,以及水下图像的主要应用,随后介绍了几种常见的去噪方法。
　　其次,介绍了小波去噪理论的现状和应用前景及小波变换的特性,然后对小波去噪的几种主要方法进行分析,重点介绍了小波阈值去噪,对其中的几种经典阈值估计方法给出了详细说明。
　　再次,简要分析了影响水下成像的主要因素,并介绍了硬阈值,软阈值去噪方法,然后在理论分析的基础上,采用一种改进的新阈值去除水下图像噪声方法,本文的创新之处就是改变以往高低频选取同样的全局或局部阈值的方法,而是针对高频,低频不同的特性分别选择不同的阈值,克服了仅用一种阈值处理水下图像后向散射的不足,从而达到更好的去噪效果。
　　最后,分析了研究中出现的问题及今后需要解决的有关问题。