Improvement of Underwater Image Contrast Enhancement Technique Based on Histogram Modification
Degradasi kontras adalah salah satu masalah imej bawah air yang mengakibatkan pengurangan keamatan cahaya. Kontras yang rendah menyumbang kepada masalah imej yang mempunyai kurang maklumat. Objek dalam imej dilihat tidak jelas. Tambahan juga, penyerapan cahaya menyebabkan imej yang diambil keliha...
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis |
| Language: | English |
| Published: |
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://eprints.usm.my/40788/1/Improvement_of_Underwater_Image_Contrast_Enhancement_Technique_Based_on_Histogram_Modification.pdf |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Summary: | Degradasi kontras adalah salah satu masalah imej bawah air yang mengakibatkan
pengurangan keamatan cahaya. Kontras yang rendah menyumbang kepada masalah imej yang
mempunyai kurang maklumat. Objek dalam imej dilihat tidak jelas. Tambahan juga,
penyerapan cahaya menyebabkan imej yang diambil kelihatan berwarna biru-kehijauan
seterusnya warna objek akan disalah tafsir. Selain itu, kewujudan kawasan yang gelap dan
terlalu cerah menyebabkan pengurangan keperincian imej. Oleh itu, untuk mengurangkan
masalah yang dinyatakan di atas, tiga teknik untuk meningkatkan kontras imej di bawah air
telah dicadangkan dalam kajian ini, iaitu model warna bersepadu dengan pengagihan
Rayleigh (ICM-RD), Rayleigh-regangan dan purata paksi imej (RSAIP), dan regangan-
Rayleigh dua imej spesifikasi histogram penyesuaian terhad (DIRS-CLAHS). ICM-RD
meningkatkan kontras imej di bawah air dengan mengintegrasikan pengagihan Rayleigh
dalam proses regangan yang terhad. Seterusnya, pembetulan warna imej melalui model
warna Hue-Ketepuan-Nilai (HSV) memperbaiki keseluruhan warna imej. Di samping itu,
kaedah RSAIP dicadangkan bagi menyelesaikan masalah had regangan bagi proses regangan
yang dihadapi oleh kaedah ICM-RD. Kaedah RSAIP menyediakan satu alternatif baharu bagi
proses regangan, yang mana imej histogram akan dibahagi kepada dua bahagian dan
diregangkan secara berasingan bagi memenuhi ruang dinamik imej yang ditetapkan. Proses
pembahagian dan regangan ini menghasilkan dua imej yang berbeza keamatan. Kedua-dua
imej yang dihasilkan akan digabungkan berdasarkan nilai purata dan diaplikasikan dengan
kaedah pembetulan warna bagi menghasilkan imej akhir. Kaedah yang ketiga, DIRSCLAHS,
dicadangkan bagi meningkatkan keupayaan kaedah RSAIP dalam mempertingkatkan kontras imej dengan mengintegrasikan pembetulan kontras global dan
tempatan. Proses DIRS-CLAHS bermula dengan pembetulan kontras global yang
diperkenalkan dalam kaedah RSAIP. Pembetulan kontras tempatan dilaksanakan dengan
membahagikan imej kepada bahagian yang lebih kecil. Akhirnya, proses ini diaplikasikan
dengan proses pembetulan warna yang merupakan modifikasi daripada proses pembetulan
warna yang diperkenalkan dalam kaedah RSAIP dan ICM-RD. Secara prinsipnya, semua
teknik yang dicadangkan mengatasi kualiti teknik terbaharu yang diperkenalkan secara kualiti
dan kuantiti. Daripada tiga teknik yang dicadangkan, kaedah DIRS-CLAHS menunjukkan
satu peningkatan yang baik dalam meningkatkan kontras imej bawah air dan warnanya.
Secara kuantiti, perbandingan dengan enam teknik terbaharu yang diperkenalkan bagi 300
sampel imej, kaedah DIRS-CLAHS menghasilkan nilai purata entropi yang tertinggi iaitu
7.624 dan nilai purata MSE yang terendah iaitu 646.32. Malah, dari segi pengukuran
peningkatan (EME) dan pengukuran peningkatan berdasarkan entropi (EMEE), DIRSCLAHS
menghasilkan nilai purata tertinggi iaitu masing-masing 27.096 dan 9.670.
________________________________________________________________________________________________________________________
Contrast degradation is one of the problems of underwater image that resulted from the light
attenuation. Low contrast contributes towards the less usable image where less information
could be extracted from the image. The objects seen in the image are unclear. In addition,
light absorption phenomenon causes the underwater image to be dominant by the blue-green
illumination, resulting in misinterpretation of objects color. Therefore, to reduce the
aforementioned problems of underwater image and increases underwater image contrast, three
techniques of improving underwater image contrast are proposed in this study, namely
integrated color model with Rayleigh distribution (ICM-RD), Rayleigh-stretching and
averaging image planes (RSAIP), and dual-images Rayleigh-stretched contrast limited
adaptive histogram specification (DIRS-CLAHS). ICM-RD improves the underwater image
contrast by integrating the Rayleigh distribution in the limited stretching process. The
correction of image color through Hue-Saturation-Value (HSV) color model further improves
the overall image color. On the other hand, RSAIP method solves the limitation of stretching
process that faced by ICM-RD method. The RSAIP method provides an alternative stretching
technique, where the histogram of the original image is divided into two independent regions
and stretched independently to occupy the limited dynamic intensity range. The dividing and
stretching processes produce two different intensity images. These images are then combined
by means of average value and applied with color correction technique to produce final
resultant image. The third proposed method, DIRS-CLAHS method is designed to improve
the capability of the RSAIP method in enhancing image contrast by integrating global and
local contrast correction. DIRS-CLAHS is first applied with global contrast correction which
is introduced in the RSAIP method. Local contrast correction is then applied by dividing the
image into smaller tiles. Finally, the method is applied with a new color correction process
which is a modification of color correction process introduced in RSAIP and ICM-RD
methods. All proposed techniques, principally outperform the state-of-the-art methods,
qualitative and quantitatively. Out of the three proposed methods, DIRS-CLAHS method, is
the best method and demonstrates a significant enhancement in improving the underwater
image contrast and its color. Quantitatively, in comparison with six state-of-the-art methods
for 300 samples of underwater images, the proposed DIRS-CLAHS produces the highest
average entropy of 7.624 and the lowest average MSE value of 646.32. In addition, in terms
of measure of enhancement (EME) and measure of enhancement by entropy (EMEE), DIRSCLAHS produces the highest average values which are 27.096 and 9.670, respectively.
|
|---|