不同光照条件下水下成像中背景光的建模与仿真

水下能见度在水下视觉研究和目标检测中非常重要。 但是，大多数水下视觉系统不能保证在复杂的水条件下具有良好的性能。 这是因为水下图像通常会因吸收和散射的光-水相互作用而退化。 水分子和水介质中的悬浮颗粒将环境光散射到相机的视线中，这会在图像上增加一层雾度并降低图像的对比度。 这部分散射光通常称为背景光，这是水下图像质量下降的主要原因。 通过建立物理模型，分析了自然光照和人工光照两种不同光照条件下水下成像中背景光的形成。 开发的模型包括诸如相机参数，光源参数，固有光学特性以及相机源物体几何形状之类的参数。 基于这些模型，研究了背景光与上述参数之间的关系。 计算机分析表明，两种照明条件下的整体背景光在水介质的固有光学特性与相机参数之间有着密切的关系。 自然光照下的整体背景光与散射系数成正比，与衰减系数成反比。 两种照明条件下的背景光都可以用整体背景光的简单指数衰减表达式来描述。 简单的表达式大大降低了仿真的计算复杂度。 背景光的强度主要取决于固有的光学特性，摄像机的场景距离，摄像机的光源距离和摄像机的成像角度。 整体背景光和固有光学特性之间的关系可以用来估计衰减系数，散射系数和场景深度信息。