本技术公开了一种基于遗传算法的水下多退化图像增强与目标识别联合优化方法,涉及水下图像增强和水下目标识别领域,方法包括搭建水下机器人目标识别系统,获取水下事件相机数据,对水下事件相机数据处理得到样本数据集;采用遗传算法初始化得到初代种群即初始增强参数;采用初始增强参数对环境信息进行初始增强得到初始增强图像数据集;以YOLOv5为基本框架,构建水下目标识别算法模型,得到水下目标检测平均精度mAP;以水下目标检测平均精度mAP为遗传学算法适应度值,采用遗传算法对水下多退化图像增强模块的增强参数进行优化,进而得到目标增强参数对环境信息进行增强得到目标增强图像,同时实现图像增强和有效识别的目的。
背景技术
水下机器人作为一种应用广泛的无人潜水器,常用于海洋探测、情报侦察、水下搜救等。得益于这些特点,水下机器人可以在超出人类极限深度和高度危险的环境中替代人类在水下工作,在科学研究和军事领域具有重要意义。通常,水下机器人会搭载摄像头,以对水下目标进行识别。
一方面,由于水下环境复杂多变,导致水下拍摄的图像通常存在多种退化问题,给水下机器人作业和目标识别带来了巨大的挑战。水介质对光的吸收和散射,导致水下图像对比度和可见度降低。同时,水下环境需要人工补光,人工补光会出现光照不均匀,导致一些图像曝光不足或过度曝光。因此,需要研究一种针对水下环境的图像增强方法,以减少水下图像质量退化给水下机器人目标识别造成的不利影响。通常,改善水下图像质量有两种方法:第一种是硬件方法,引进新设备,弥补普通摄像机的不足,改善图像质量;另一种是软件方法,通过水下图像处理方法提高图像质量。
另一方面,水下图像处理和水下目标识别是两个不同的任务,水下目标识别人类感知方面提高图像的可见性,物体检测算法的目标是提高目标识别的准确率。直接将增强后的水下图像用于目标识别,可能无法得到很好的目标识别结果。因此,结合水下目标识别进行水下图像处理算法的调整是非常必要的。
实现思路