压缩感知水下光学成像系统关键技术研究的开题报告

压缩感知水下光学成像系统关键技术研究的开题报告一、研究背景和意义：随着深海资源的不断开发和人类对海洋环境的探索，水下成像技术日益受到关注。在水下光学成像技术中，传统的成像模式需要使用高分辨率的相机和昂贵的光学设备，使得成像系统成本高、体积大、重量大，不利于实际应用。而压缩感知技术是一种利用稀疏表示和随机采样的理论和算法，能够在保证一定精度的前提下，从极少的测量数据中恢复原始信号。因此，在压缩感知技术的基础上，研究水下光学成像系统，可以通过减少采样点和降低设备要求，降低成像系统的成本，具有重要的应用价值。二、研究内容：本文将从以下两个方面着手：1.利用压缩感知技术，在保证水下光学成像系统成像质量的前提下，降低系统的成本和复杂度。具体内容包括：（1）压缩率的确定（2）稀疏表示的算法选择及优化（3）测量矩阵的设计和优化2.针对水下光学成像系统的特点，探究压缩感知技术在水下环境中的应用问题。具体内容包括：（1）水下环境的特点和影响因素（2）压缩感知技术在水下成像中的适用性和局限性（3）针对水下环境的特殊情况，对压缩感知算法进行改进和优化。三、研究方法和流程：本研究的方法基于理论仿真和实验验证相结合的方法。具体流程如下：1.理论研究：(1)了解压缩感知技术的基本原理和方法，研究压缩感知算法在水下光学成像中的应用情况。(2)对水下光学成像系统进行分析，确定压缩率、稀疏表示算法和测量矩阵的相关方法和技术。2.仿真实验：(1)利用Matlab等软件，根据理论模型进行仿真实验，验证算法的可行性和性能。(2)通过对比实验，评估不同算法的优缺点和适用性。3.实验验证：(1)设计并建立水下成像实验平台，进行对比实验和性能测试。(2)对比实验结果与仿真实验结果进行验证。四、研究预期成果：本研究旨在研究水下光学成像系统中的压缩感知技术，探究其适用性和优化方法。预期成果如下：1.提出一种适用于水下光学成像系统的压缩感知算法，具有可靠性和稳定性。2.明确水下环境对压缩感知技术的影响和局限性，提出改进和优化方案。3.验证所提出算法在理论和实验上的可行性和有效性，为水下光学成像技术的发展提供参考。五、研究难点和挑战：1.水下环境对光学成像的影响很大，会导致成像质量下降，增加相机噪声，使图像失真等问题，如何克服这些问题是研究的难点之一。2.压缩感知技术需要考虑采样点的数量、采样时间和对信号的稀疏度等因素，如何将压缩率控制在一定范围内，同时又不影响成像质量是研究的重点之一。3.水下环境的复杂性导致所获取数据的不确定性较大，如何精确获取低维度的数据，是研究的难点之一。六、参考文献：[1]WangR,MaY,ZhangL,etal.UnderwaterImageRestorationbyRemovingBackscatterwithCompressiveSensing[C]//IEEEInternationalConferenceonComputerandCommunications.2017:1600-1604.[2]JinH,ZhangR,ZhuW,etal.Acompressedsensingbasedunderwaterimagerestorationalgorithm[J].PloSone,2018,13(10):e0205371.[3]LiY,XiongZ,LouS,etal.Underwaterimageenhancementbycolorbalanceanddehazingusingcompressedsensing[C]//2016IEEEInt