针对水下图像对比度低、颜色失真、可见度低等问题，提出了一种基于场景深度估计和背景区域分割的复原方法。首先，利用多方向斜梯度算子和各颜色通道的衰减差估计图像的场景深度。然后，利用场景深度估计过程中得到的梯度和色差信息将图像的背景与前景区域分离，并分别在背景和前景区域估计背景光和透射率。在得到背景光和透射率图后，基于水下成像模型对前景区域进行场景恢复，同时采用在HSV颜色空间直方图拉伸的方法对背景区域进行对比度增强。最后，通过设置过渡区域权重图对前景和背景进行融合得到最终的复原结果。实验结果表明，所提方法能更准确地估计背景光和透射率，在对比度增强、色彩修正及清晰度提升等方面具有良好的性能。与经典的方法对比，所提方法在UIQM、UCIQE、FDUM和FADE等4个客观质量评价指标上的提升均超过15%。

针对去雾过程中的偏色及去雾不彻底等问题,提出了一种基于雾度分布与自适应线性衰减的图像去雾算法。从雾天图像退化本质以及雾度与透射率呈负相关的特性出发,提出了一种自适应线性衰减模型以完成清晰图像暗通道的估计,并得到了透射率。根据大气光仅能反映亮度信息的特性,利用雾度分布对局部大气光进行改进,并结合大气散射模型得到了去雾结果。实验表明,所提算法去雾彻底、颜色自然、亮度适宜,在主客观评价中均取得了令人满意的结果。

针对雾霾和沙尘天气下的场景退化问题,提出一种基于高斯模型凸优化与光幕双约束的退化场景复原算法。首先根据景深与场景亮度和饱和度之间的相关关系,利用高斯模型和凸优化估计景深;其次通过对大气光幕与场景关系作深入分析,结合最小通道平滑和景深衰减双约束获得退化场景的大气光幕;然后通过亮通道先验以及局部大气光的改进求解获得大气光值;最后基于复原模型对退化场景进行复原处理,并对沙尘场景进行颜色修正,进而实现场景复原。实验结果表明,所提算法的复原场景亮度适宜,颜色自然,细节信息丰富,在定量指标中也可以取得理想的评分,有效解决退化场景出现的偏色和细节丢失等问题。

针对水下图像存在颜色失真和视觉模糊等问题,提出基于光衰减先验和背景光融合的水下图像复原算法。首先通过最大强度先验计算背景光一,基于图像四叉树的方法估计背景光二,根据水下图像光照的亮暗情况对两个局部背景光进行融合,确定全局背景光;其次根据光衰减先验估计场景的相对深度,进而计算三个通道的透射率;然后逆求解水下光学成像模型以消除后向散射;最后结合限制对比度自适应直方图均衡算法以更好地校正水下图像的颜色畸变,最终得到复原后的水下图像。与4种具有代表性的水下图像复原方法进行主客观评价对比实验。实验结果表明,所提算法可以有效去除水下图像的视觉模糊,视觉效果更接近自然场景中的图像。

为了解决暗通道先验算法中对大片天空区域或大片白色区域失效的问题, 提出一种结合景深估计的高斯衰减与自适应补偿去雾算法。首先通过RGB通道散射强度的算术平均与雾浓度近似正相关的关系估计场景深度; 然后, 结合景深的边缘信息, 利用相邻像素之间的差异构造高斯滤波器对最小值通道进行滤波处理得到高斯暗通道; 其次, 利用高斯暗通道与其高斯函数之间的关系, 通过调节因子与雾浓度呈负相关的关系, 提出结合景深与高斯环绕函数卷积的策略获取自适应调节因子, 从而对透射率进行自适应补偿估计; 最后, 结合大气散射模型复原无雾图像。实验结果表明, 该算法在确保运行效率的基础上, 可以准确的估计透射率, 与经典算法相比较, 在客观评价中可见边数平均提高了0.02, 饱和像素点数平均下降了0.002。所提算法可以复原出自然清晰的无雾图像, 尤其是在景深远处和天空区域取得了良好的效果。

将适用于三维场景信息非对称采集和显示的赝像-正像转换(POC)算法应用于全息体视图打印,得到了采样平面与全息图平面的距离、采样间隔与全息单元尺寸比例不同时,采样图像和合成视差图像之间的像素匹配关系。分析了曝光光学系统参数和POC算法参数对体视图再现像视场角的影响,得到了场景深度和视场角之间的制约关系。实验通过在不同场景深度下三维物体的再现,验证了POC算法对全息体视图打印的适用性以及场景深度和视场角之间制约关系的正确性。实验结果表明,当场景深度较小时,再现像重影导致分辨率降低,并从理论上分析了全息体视图重影现象产生的原因。像素级精确的视差图像避免了数据误差对体视图再现质量的影响,对提高再现像分辨率有积极意义。

由于水体对光的吸收和散射作用,水下图像往往存在对比度低、细节模糊和颜色失真等问题,为此提出一种基于场景深度估计和白平衡的水下图像复原方法。首先,采用Sobel边缘检测和形态学闭运算将水下图像中与场景深度相关的块分离,对RGB通道与场景深度的变化关系进行回归分析,以得到场景深度图像并估计水下背景光;其次,对衰减严重的颜色通道取其逆通道,以修正透射率估计;然后,通过逆求解水下光学成像模型来消除后向散射;最后,改进白平衡算法以更好地校正水下图像的颜色畸变,得到复原后的水下图像。与典型的4种水下图像复原方法进行主客观评价比较,实验结果表明,该方法可以有效地提升低质量、低照度的水下图像的细节清晰度和色彩保真度,恢复真实的视觉效果。

简要介绍了有效视差图像分割与重组(EPISM)的单步全息体视图打印方法的基本原理,分析了EPISM方法对不同场景深度再现质量变化的影响。研究了基于EPISM方法的全息体视图视觉跳变问题产生的原因,分析了全息体视图的曲率失真问题,验证了曲率失真对全息体视图再现质量的影响。通过减小全息单元尺寸进行了实验验证,有效提高了较短深度三维场景的再现质量。