涉水影像增強(qiáng)技術(shù)是一類(lèi)通過(guò)改變影像的像素值來(lái)改善視覺(jué)質(zhì)量，提高對(duì)比度的非物理模型方法。該類(lèi)方法往往不考慮涉水影像退化的光信號(hào)傳播作用物理過(guò)程，即忽略水體光學(xué)成像參數(shù)等先驗(yàn)知識(shí)，通過(guò)圖像處理或者機(jī)器學(xué)習(xí)的方式來(lái)提升影像質(zhì)量。

圖10.涉水影像增強(qiáng)技術(shù)

涉水影像質(zhì)量評(píng)價(jià)是針對(duì)于水下影像退化機(jī)制的綜合影像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。如何從視覺(jué)顯著性、認(rèn)知心理學(xué)以及信息量度量的角度出發(fā)，需構(gòu)建出更符合人類(lèi)主觀感受的水下影像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法是未來(lái)值得探索的研究方向。 

圖11.多探測(cè)模態(tài)認(rèn)知計(jì)算

視覺(jué)信息認(rèn)知計(jì)算是指利用視覺(jué)信息來(lái)探測(cè)涉水環(huán)境，通過(guò)對(duì)涉水光學(xué)影像的處理實(shí)現(xiàn)涉水環(huán)境探測(cè)信息的認(rèn)知計(jì)算。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法，分析水下光學(xué)與聲學(xué)多模態(tài)信息特性，從數(shù)據(jù)獲取端與數(shù)據(jù)處理端協(xié)同優(yōu)化多模態(tài)探測(cè)任務(wù)，采用搜集或者生成的方法不斷推進(jìn)水下多模態(tài)信息數(shù)據(jù)集的擴(kuò)充，構(gòu)建水下多模態(tài)信息決策體系，提升多模態(tài)探測(cè)信息的融合及協(xié)同處理能力，推動(dòng)水下探測(cè)及導(dǎo)航定位等工作的突破。 

涉水光學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景

為了獲得真實(shí)的海底環(huán)境，在水下安防的建設(shè)中，深海相機(jī)系統(tǒng)必不可少。深海相機(jī)可廣泛搭載于載人潛水器，水下機(jī)器人，著陸器等深海運(yùn)載器，是深海資源勘測(cè)，深海礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)，海洋生態(tài)觀測(cè)及深海生物，化學(xué)活動(dòng)觀測(cè)的必須手段。李學(xué)龍團(tuán)隊(duì)研制了我國(guó)首套全海深高清相機(jī)“海瞳”，團(tuán)隊(duì)完成的“全海深高清光學(xué)成像及影像處理系統(tǒng)”榮獲2019年中國(guó)光學(xué)工程學(xué)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。解決了深海高壓環(huán)境下高清視覺(jué)數(shù)據(jù)獲取的難題，攻破了全海深干艙密封，水下光學(xué)像差校正，色彩復(fù)原和水下圖像增強(qiáng)等關(guān)鍵技術(shù)。相機(jī)適用水深0至11000米，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。2017年3月，“海瞳"全海深高清相機(jī)于跟隨“探索一號(hào)”完成了馬里亞納海溝科考任務(wù)，作為主相機(jī)曾4次下潛至七千米深度，3次下潛至萬(wàn)米深度,最大潛深達(dá)10909米，完成我國(guó)深海科考史上首次完成全海深的高清視頻獲取，并首次記錄了位于8152米深處的獅子魚(yú)，是當(dāng)時(shí)觀測(cè)到魚(yú)類(lèi)生存的最大深度，為馬里亞納海溝深淵的海洋生物，物理海洋等多學(xué)科研究提供了重要的原始數(shù)據(jù)。隨后研制的“海瞳Ⅱ”全海深高清相機(jī)，于2018年9月隨“探索一號(hào)”TS09航次再次進(jìn)行了馬里亞納海溝科考任務(wù)，期間多次下潛，獲得諸多珍貴資料，填補(bǔ)海洋科研領(lǐng)域空白。

圖12.全海深高清相機(jī)及攝影直播系統(tǒng)