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水下视觉SLAM的图像滤波除尘与特征增强算法

摘要:将视觉SLAM(同步定位与地图创建)方法应用于水下环境时,扬起的沉积物会导致SLAM特征点提取与追踪困难,而且人工光源的光照不均匀还会引起特征点分布不均与数量较少。针对这些问题,设计了一种水下图像半均值滤波除尘与光照均衡化特征增强算法;根据水中杂质的像素特征,按照“检测-滤波”的顺序采取从外至内的半均值滤波过程消除扬起的沉积物在图像内造成的干扰;同时,通过统计光照均匀、充足区域内的像素分布,得到同一地形下不同位置处的环境特征相似的规律,并将其用于求解水下光照模型,将图像还原为光照均衡的状态,以此来增强图像的特征,进而实现更多有效特征点的提取。最后,利用该滤波与增强算法对多种海底地形数据集进行处理,并在ORB-SLAM3算法下测试运行。结果表明,滤波与增强后的数据集能够将特征点提取数量和构建地图的点云数量平均提高200%。综上,图像滤波除尘与特征增强算法能够有效提高视觉SLAM算法的运行效果与稳定性。

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地图3.0时代:百度乘风而上,腾讯、阿里跟进

最近,高德一封公开的“内部信”让整个互联网圈都将目光聚焦在了地图身上。在“内部信”中老俞高调宣扬同比增长120%的用户数据及十一当天过亿的导航规划服务次数等数据,并提出“专注而专业”、“一个高德,一云多屏”的战略。不过,随着互联网的发展,用户需求更加广泛复杂,仅仅 “专注于专业导航需求”的地图对用户来说就显得不太够用,以“眼花缭乱”的基础数据为衡量标准也不再是那么有说服力。近期更新了地图数据的ios9也因为糟糕的位置服务让用户诟病,基于简单“地理映射”的移动地图的时代已经过去,BAT三家的地图产品,又将如何

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【图像增强】开源 | Deep SESR模型解决水下机器人视觉的同步增强与超分辨率问题

为解决水下机器人视觉的同步增强与超分辨率(simultaneous enhancementand super-resolution,SESR)问题,本文提出了Deep SESR模型,为近实时应用提供了一种有效的解决方案。在本文中Deep SESR是一种residual-in-residual network-based的生成模型,可以学习在2、3或4个更高的空间分辨率下恢复感知图像质量。我们通过制定一个多模态目标函数来监督模型的训练,该函数解决了特定颜色的水下颜色退化、缺失图像清晰度和高层次特征表示损失的问题。它还监督学习图像中突出的前景区域,进而引导网络学习全局对比度增强。本文中还设计了端到端的训练方式,在共享的层次特征空间上联合学习显著性预测和SESR,从而实现快速推理。此外,提出了第一个方便大规模的SESR学习的数据集——UFO-120,包含了1500多个训练样本和120个样本的基准测试集。通过对UFO-120和其他标准数据集进行深入的实验评估,证明了Deep SESR在水下图像增强和超分辨率方面优于现有的解决方案。同时,我们也验证了DeepSESR在几个测试用例(具有不同光谱和空间退化水平的水下图像,以及具有不可见的自然物体的陆地图像)中的泛化性能。最后,我们分析了Deep SESR在单板部署中的计算可行性,并展示了它在水下机器人视觉导航中的操作优势。

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enhance_contrast滤波器

算法:enhance_contrast滤波器是对比度增强滤波,首先计算局部区域最大值和最小值,然后查看当前点像素值最接近最大值还是最小值,最后替换为最大值或最小值。原始图像中每个像素与模糊图像中对应像素之间的亮度差异表示像素针对其相邻者的对比程度。该像素的亮度随后会与局部坐标对比度成比例变化。模糊之后更暗的像素必须比其相邻者更亮,因此其亮度会进一步提高,而如果像素在模糊之后更暗,则它甚至将变暗更多,在细节最显著的图像区域中选择性地增大对比度。钝化遮蔽的参数是像素半径(越过该半径的颜色会模糊)、该效果对亮度的改变程度以及对比度“阈值”(低于该阈值不会进行任何亮度变化)。

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Learning a Deep Single Image Contrast Enhancer from Multi-Exposure Images(TIP18)

这是一篇单一图像对比度增强的论文,传统的单一图像对比度增强方法包括基于HE和Retinex理论,但由于自然场景的复杂性和单张图像包含的信息有限,往往很难产生高质量的结果。因此有了基于多曝光图像序列的图像增强,主要有多曝光图像融合(MEF)和高动态范围图像堆叠(stack-based HDR image),再加上色调映射,但这些序列图像中会,存在模糊或者物体移动,导致得到的结果产生伪影。 为了解决上述问题,这篇文章构造了一个大规模的多曝光率图像数据集,包含不同曝光率的低对比度图像及其对应的高质量ref图像,这个对应的ref图像是通过现有的13中MEF和HDR堆叠等方法生成的效果最好的一种,这样就可以用一张图像作为输入,通过网络学习来达到MEF的目的,作者很巧妙地构造了这样一个数据集,使得单图输入也可以实现多图像输入的结果。 网络的设计也不是特别复杂,作者刚开始直接使用一个15层的网络端到端的学习,发现效果不是很好,然后参考了一些其他论文的方式,图像低频信息代表整体自然度,高频信息代表局部细节,先把图像分为高频和低频部分,对两部分分别进行增强,若直接合并两部分的结果效果不是很好,所以作者把增强后的两部分进行合并后再通过一个网络进一步增强,最终得到对比度增强的结果。训练的时候,先分别训练这两个stage,用第一阶段训练好的参数再来训练第二阶段的网络。两个阶段训练完后,移除第一阶段的两个loss,使用DSSIM作为loss来fine-tune整个网络。

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基于多源数据融合方法的中国1公里土地覆盖图(2000)

基于多源数据融合方法的中国1公里土地覆盖图(2000)在评价已经有土地覆盖数据的基础上,将2000年中国1:10万土地利用数据、中国植被图集(1:100万)的植被型分类、中国1:10万冰川图、中国1:100万沼泽湿地图和MODIS 2001年土地覆盖产品(MOD12Q1)进行融合,基于最大信任度原则进行决策,产生了新的IGBP分类系统的2000年1KM中国土地覆盖数据。前言 – 人工智能教程 新的土地覆盖数据在保持了中国土地利用数据的总体精度的同时,补充了中国植被图中对植被类型及植被季相的信息,更新了中国湿地图,增加了中国冰川图最新信息,使分类系统更加通用。新的土地覆盖数据在保持了中国土地利用数据的总体精度的同时,补充了中国植被图中对植被类型及植被季相的信息,更新了中国湿地图,增加了中国冰川图最新信息,使分类系统更加通用。

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