روش‌های پردازش تصاویر زیرآب

تصاویر زیرآب به مجموعه‌ای از تصاویری اطلاق می‌شود که در شرایطی که آب بین دوربین و سنسور تصویر قرار دارد، از قسمتی از عمق زیرآبی گرفته می‌شوند. این تصاویر به دلیل وجود محدودیت‌های نورپردازی، پراکندگی نور و جذب نور در آب، چالش‌های منحصر به فردی را برای پردازش و تحلیل تصاویر ایجاد می‌کنند. در این مقاله، به بررسی و توضیح روش‌های پردازش تصاویر زیرآب می‌پردازیم.

۱. پیش پردازش تصاویر:
در ابتدا، تصاویر زیرآب نیاز به پیش پردازش دارند تا مشکلات ناشی از جذب نور و پراکندگی آب را کاهش دهند. روش‌هایی مانند حذف نویز، کاهش تاریکی و تضعیف پراکندگی نور از جمله روش‌های پیش پردازش استفاده شده در این حوزه هستند.

۲. کالیبراسیون دوربین:
در محیط‌های زیرآبی، دوربین‌ها با محدودیت‌هایی مواجه می‌شوند. برای رفع این محدودیت‌ها، نیاز به کالیبراسیون دوربین و تنظیم پارامترهای دوربین مانند تعادل سفیدی، تعیین نقطه سفید و تنظیم توان دیافراگم دارند. این کارها باعث بهبود کیفیت تصویر و دقت تحلیل‌ها می‌شوند.

۳. بازسازی تصویر:
پس از پیش پردازش و کالیبراسیون، فاز بازسازی تصویر آغاز می‌شود. در این فاز، تصاویر زیرآب به صورت سه بعدی بازسازی می‌شوند. از روش‌های مختلفی مانند بازسازی پایه-فرکانس، بازسازی بر اساس فیلتر کالمان، و بازسازی بر اساس اسپکتروگرام استفاده می‌شود.

۴. تحلیل تصاویر:
بعد از بازسازی، تصاویر زیرآب آماده برای تحلیل هستند. در این مرحله، الگوریتم‌ها و روش‌های تشخیص الگو، تشخیص و تمایز اشیاء و استخراج ویژگی‌های مورد نیاز از تصاویر استفاده می‌شوند. این تحلیل‌ها ممی‌توانند شامل شناسایی و شمارش موجودات زیرآبی، تشخیص ساختارهای زیرآبی، تحلیل کیفیت آب و اندازه‌گیری پارامترهای محیطی باشند.

۵. الگوریتم‌های یادگیری ماشین:
استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین در پردازش تصاویر زیرآب بسیار مفید است. این الگوریتم‌ها می‌توانند با استفاده از داده‌های تصویری و ویژگی‌های استخراج شده، مدل‌های پیش‌بینی بسازند و به تشخیص و طبقه‌بندی اشیاء زیرآبی کمک کنند. الگوریتم‌های یادگیری ماشین مانند شبکه‌های عصبی عمیق و روش‌های یادگیری بر اساس انتقال دانش در این زمینه به کار گرفته می‌شوند.

۶. فیلترهای تصویر زیرآب:
برای کاهش اثر انکسار نور و افزایش وضوح تصاویر زیرآب، استفاده از فیلترهای خاص می‌تواند موثر باشد. فیلترهای زیرآب شامل فیلترهای کنتراست تاشی، فیلترهای زیرآب گرابر، و فیلترهای ترکیبی هستند که با کاهش نویز و افزایش کیفیت تصاویر زیرآب کمک می‌کنند.