1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类科学技术的进步，人们对地球的探索进入到了相对比较高的水平，但对于海洋面积占了地球表面面积三分之二的情况，现有的科技似乎还不能满足人们水下的探索。我国同样属于海洋大国，在长达18000多公里的海岸线上，拥有着大约300万平方公里的海域，因此对这片丰富的海洋资源进行开发利用，对我国的经济人文科学等方面都有很大的益处。

相比较陆上勘测的条件，由于99%的光都难以穿过150米以上的海水,并且光在传播路径中存在散射和一定的衰减，对水下的探索是困难重重的。近年来国内外不断有学者在研究水下图像增强方面提出自己的见解。在1979年mcglamery提出了经典的水下成像模型。该模型将发送到成像设备的光划分成散射的场景辐射、衰减的场景辐射以及后向散射背光。在水下图像增强方面的研究上，petit提出了基于四元法的算法，这种算法通过对图像颜色空间进行相应的压缩变换来提高水下图像的显示和物体的对比度。mendez通过使用统计学的方法来解决水下成像中颜色会失真的问题。arnold-bos提出了一个能够全方位对水下成像进行预处理的方法。

所以本文旨在设计和实现一种基于不同光波长衰减的水下图像增强算法，通过对水下成像模型进行逆求解获得有效场景辐射,达到图像增强的目的。

水下成像的研究最初是在20世纪七十年代，距今已经也已经有四五十年历史了。随着当今资源环境的不断变化，海洋已经成为了各国争先探索的新天地。而水下成像技术对于海洋的探索与开发有重大的意义。海洋中富含各种矿物资源和生物资源，并且我国也是海洋大国，加强对海洋的探索和开发对我国的经济和军事等方面都具有相当大的意义和价值。在海洋探索和开发方面，水下成像图像增强技术可以为海洋资源调查提供详细的水底观察和搜索，还能为海底天然气和石油的勘测和开采提供清晰的地形图。另一方面，可以对水下所寻目标进行搜索和监视，比如搜索海底沉船和军事敌方所布置的武器系统。

因此研究水下成像的特性以及图像增强的算法具有相当重要的理论意义和广阔的应用前景。本论文的研究内容是提高水下成像水平的重要途径，其成果可以运用在各种水下观测。在海洋和淡水资源调查以及各种军事环境等方面都有很大的应用前景。

2. 研究的基本内容与方案

(1) 水下成像特性的研究。

首先对水下成像的特性和问题进行分析，主要有：

①　海洋水中的有效光学成分和水体的光学特征，包括衰减系数、折射率以及吸收系数等特性。

②　对水下成像中光散射和光衰减进行相应的分析，并对自然光照和人工光照不同光照条件下的水下成像进行了建模和仿真分析，对水下成像的效果与衰减系数、散射系数等的关系进行总结。

3. 研究计划与安排

第1－4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解水下成像的问题以及各种图像增强算法模型的原理。确定方案，完成开题报告。

第5－8周：根据水下成像的特性，设计和实现一种基于不同光波长衰减的水下图像增强算法。

第9－12周：完成算法与软件的联调，验证其是否满足预期目标。完成论文初稿。

第13－16周：完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] m r lewis,j wei,r van dommelen,k j voss.quantitative estimation of the underwater radiance distribution. chinese journal of geophysics . 2012

[2] [2] 李庆忠,葛中峰. 基于水下光照不均匀成像模型的图像清晰化算法[j]. 光电子.激光. 2011(12)

[3] [3] 张凯,金伟其,裘溯,王霞. 水下彩色图像的亮度通道多尺度retinex增强算法[j]. 红外技术. 2011(11)

[4] [4] 张森,康凤举,曾艳阳. 基于monte-carlo辐射模型的水下光场绘制技术研究[j]. 系统仿真学报. 2012(01)