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LED同步闪光照明的水下摄像技术研究
资料介绍
由于水对光具有强烈的吸收和散射效应,光波在水中传输的损耗较大,水下能见度极低,获得清晰水下成像比较困难。在水下摄像系统中,设计一款大功率LED光源作为水下摄像机的外置闪光灯,采用软件控制同步信号的方式使LED的闪频与摄像机的帧频同步。运用DirectShow视频采集函数库,在Visual C++6.0环境中进行源程序开发,获取摄像机快门打开的消息并通过串口将这一信号传送到控制LED驱动的单片机,触发LED连续同步闪光,提供摄像机在短时间内曝光时所需要高峰值功率强光照明以克服光吸收,获得清晰的水下视频图像,而利用占空比很小的脉冲驱动LED发光,使得LED的平均功率很小,在获得相同视觉效果的水下视频图像的同时克服水下携带电池容量有限的困难。
分析了水对光的吸收和散射特性及其引起的光衰减特性。吸收系数和散射系数都与海水的组成成分、含量及密度分布有关,且散射系数随波长的变化规律是与入射光波长λ的较低次幂成反比,因此,长波长的光的散射衰减较小。针对在不同水质的情况下,海水对光的吸收与散射比的不同,选择LED光源输出最佳光波长以分别克服吸收和散射效应的影响,改善水下摄像的质量。
由于水下成像环境十分复杂,水下图像仍存在对比度低,细节模糊等特点。本文提出运用同态滤波和双正交小波阈值滤波法相结合的图像增强算法改善水下图像光照的非均匀性、提高水下图像的对比度,并运用峰值信噪比和均方差对水下图像处理效果进行客观评价。
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