[发明专利]一种高清晰的水下激光图像处理系统

说明书

本发明公开了一种高清晰的水下激光图像处理系统，包括水下激光雷达，上位机和数据库都与总线相连。所述的激光雷达对所检测水域进行探测，将得到的图像存储到所述的数据库，所述的上位机包括获取模块、图像处理模块、显示模块、训练模块。其中获取模块与总线相连，用于获取和传送数据，获取模块与图像处理模块和训练模块分别双向相连，为后两者提供数据，图像处理模块与训练模块双向连接，图像处理模块的输出端与显示模块的输入端相连，用于生成的清晰图像结果的显示。通过对深度生成网络和判别网络进行对抗训练，提高水下激光雷达图像的成像质量、速度和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及水下激光图像处理领域，尤其涉及一种高清晰的水下激光图像处理系统。

背景技术

激光水下目标探测技术是一项新的先进探测技术,它集激光技术、通信技术、信号处理与识别、运筹学和GPS技术等于一体,前景广阔。目前,很多发达国家都建立了各自的水下光电探测研究系统,在军事和民用领域广泛应用。但激光水下目标探测技术中还存在一些难点问题亟待解决,其中之一就是目标的识别问题,而目标识别离不开对水下激光图像的有效的清晰化。图像提取是图像处理领域的一个基本问题,针对处理对象的不同,可以采用不同的方法。由于自然界水中悬浮有大量的各种微粒对激光的后向散射作用十分严重,虽然采用距离选通或同步扫描技术来克服后向散射,但成像质量仍然不是很好,图像中依然存在主要由后向散射形成的散斑噪声。这些散斑噪声的存在使图像灰度产生强烈变化,使图像的可视性变差,破坏图像大量的细节信息。为了实现有效分割,人们采用局部统计滤波、同态映射的同态滤波和小波软阈值等方法。研究发现，这几种方法都存在一定显著的问题，会损失图像必要细节。

发明内容

为了克服传统的水下激光图像处理方法的鲁棒性差、质量差和重要信息丢失等问题，本发明提出了一种高清晰的水下激光图像处理系统，能够很大程度上提高水下激光图像处理的质量和鲁棒性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高清晰的水下激光图像处理系统，包括水下激光雷达，上位机和数据库总线相连。所述的上位机包括获取模块、图像处理模块、显示模块、训练模块。所述的数据库包括水下激光雷达图像数据、水上清晰激光雷达图像数据、处理后图像数据。通过水下激光雷达采集的水下激光图像数据，经过上位机进行处理以后，将清晰的激光图像数据通过显示模块显示出来，并将结果存入数据库中，采用的运行过程如下：

1.1、获取数据，系统通过水下激光雷达获取水下激光图像数据xⁱ(w,h,3),w,h分别表示每张图像数据张量的横坐标和纵坐标，3为每张图像数据为R、G、B三色组成的三维张量，数据通过总线传送至数据库。

1.2、网络训练，上位机通过获取模块从数据库中分别获取清晰m张清晰的激光雷达图像数据P{p¹,p²,p³,...,p^m}和m张通过水下激光雷达获取的水下激光图像数据X{x¹,x²,x³,...,x^m}，并在训练模块中进行训练，将训练好的图像生成网络G的参数存入图像处理模块中。

1.3、图像处理与生成，上位机通过获取模块从水下激光雷达获取新的水下激光图片数据，并将获得数据传入图像处理模块，图像处理模块通过生成网络G对数据进行处理，生成新的清晰的图片。

1.4、图像显示与保存，将经过处理的图像通过显示模块进行显示，并将数据保存至数据库中。

所述的训练模块，其特征在于建立图像生成网络G和判别网络D，对图像生成网络G参数θ_g和判别网络D的参数θ_d进行训练，其训练过程如下所述：

2.1、初始化图像生成网络G和判别网络D的参数θ_g和θ_d。