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海底热液喷口图像增强与分割算法研究

夏谦  
【摘要】:辽阔的海洋水体空间蕴藏着人类赖以生存的丰富资源,为适应世界海洋经济发展的战略需要,着眼于海洋开发的巨大潜力,国际社会对海洋经济高度关注和热切期待。研究和探测都表明,海底火山热液活动和海底多金属结核、深海生命活动都有着密切联系。本文在这一背景下,开展了关于海底热液喷口图象增强和自适应分割方法研究,主要研究工作如下: 1. 彩色海底图象的增强算法研究。探讨了HSI 和CIE Lab 颜色模型在彩色海底图象中的应用,分析了利用S 型非线性变换函数增强图象对比度的原理,讨论了利用饱和度反馈增强图象高频细节的方法。针对海底图象低对比度,亮度不均匀,目标细节模糊等特点,本文设计了一种具有色调保持性的海底彩色图象增强算法。该方法能较好的增强图象对比度和目标纹理细节,对海水区域的散斑噪声有一定的抑制作用。 2. 海底热液喷口图象的自适应分割方法研究。本文深入分析了海底热液喷口图象中常见的三类目标:海水、烟雾和岩石,及其在特征空间的分布特点,讨论了序贯处理策略在海底热液喷口图象分割中的应用。在此基础上,设计了一种海底热液图象的自适应分割方法。该方法首先通过基于直方图分析的阈值法,对图象进行粗分割,再利用局部迭代FCM 算法进行精细分割。该方法对各种复杂的海底热液喷口图象都有较好的分割效果。 3. 为选取主体烟雾区域,需对分割结果做连通域检测。本文进行了基于平面扫描策略的二值图象连通体检测方法研究。在分析、讨论传统二值图象连通体检测原理的基础上,设计了一种新的二值图象连通区域检测算法。算法在逐点扫描象素的同时,记录目标象素的局部连通关系,并通过动态链表实时地归并和记录全局连通关系。只需一次全图扫描,就可以完成连通域检测。实验表明,算法能有效的检测出各种复杂的连通体,并具有快速、稳定的特点。


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