水下图像是海洋信息的重要载体，其获取与水下成像系统密切相关。但由于海洋特殊的光学环境，不同波长的光在水介质中因不同的传播特性而导致水下传感器采集的图像出现颜色失真、视觉模糊以及对比度下降等特征。近年来，科学家们对水下成像开展了大量研究，相比改善成像系统设备所需的高昂代价，数字图像处理的方式更为灵活、简便且易于实现。近日，  中国科学院光电技术研究所研究员杨平团队提出了一种针对红色分量衰减过重的水下图像复原算法，提高图像的视觉效果，复原后的图像色彩真实，整体对比度提高2倍以上。 该进展发表于近期的《光电工程》上。

海洋蕴藏着巨大的资源，被人类视为可以利用的“第六大洲”。在人口急剧膨胀、陆地资源日益枯竭、环境不断恶化的情况下，开发和保护海洋资源是一项影响深远、面向二十一世纪的战略选择。新形势下，我国也大力加强对海洋的战略部署。海洋信息的获取、传输和处理等理论技术对合理开发和利用海洋资源至关重要。水下图像是海洋信息的重要载体，水下图像的获取与水下成像系统密切相关。

早期，水下成像系统直接将相机或监控设备进行密封处理后在水下使用。这种方法在浑浊水中拍摄图像的质量较差。基于激光器的良好单色性和方向性，激光扫描水下成像系统和距离选通成像系统逐步得到重视和应用。这类方法可以很好地克服后向散射对水下成像的影响，同时利用目标的前向散射提高成像的质量。近些年来，为获取水下世界的3维信息，条纹管水下激光3维技术和水下激光全息技术被广泛使用。

相比复杂的高成本技术，采用图像处理和计算机视觉技术来探索、开发以及保护海洋具有成本低和易操作等优点，其具体应用包括以下几个方面：1） 海洋军事方面，可以对水下可疑目标进行监视和跟踪，也可以搜索和探测海底沉船和飞机残骸；2） 海洋环境保护方面，可以监控海洋生态环境；3） 海洋工程方面，可以监控和检测海底的工程建设、深海工作站的对接以及应急逃生的过程，也可以为海底资源的探测和开发提供地形地貌图。

水下图像增强和复原方法研究早期，常将传统的图像增强方法直接应用于水下图像。传统的图像增强方法种类繁多，常被用来增强水下图像的方法归纳为两大类：空域法和变换域法。空域法是指直接对图像的像素进行处理，基本上以灰度映射变换为基础，如增加图像的对比度，改善图像灰度层级等。变换域法是运用变换技术，如傅里叶变换和小波变换等，用数字滤波方式调整图像的清晰度。随着水下图像增强和复原方法逐渐成为研究的热门问题，近些年来出现了一些专门适用于水下图像的增强算法。

中国科学院光电技术研究所研究员杨平团队与中科院烟台海岸带研究所合作，对渤海水域采集的典型图样进行分析，  利用不同波长在水下的不同衰减与散射特性，通过加权补偿的方式复原红色通道内的强度信息，再通过引导滤波复原红色通道内的边缘信息，补偿图像的色彩失真；然后在图像强度数据分布的基础上拉伸图像的动态范围，增强对比度，提高图像的视觉效果。复原后的图像色彩真实，整体对比度提高2倍以上，该算法在硬件平台上可实现1280×810分辨率视频的实时处理。