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张玉君史鉴文

（地矿部航空物探总队研究所）

摘要 本文报导了关于深海洋底多金属结核照片的图像复原和图像处理方法技术研究结果。海底照片存在的主要问题是：光照分布不均匀、有时聚焦欠佳、常有铁丝影像、有时有泥浆局部干扰等。本文剖析了光照分布的数学模型，推导了倾斜相机系统和水平相机系统条件下的光照分布及感光光强分布公式。本工作利用图像处理系统研究成功了一套适用于海底照片的图像复原和图像处理技术，给出了详细流程图。做为实例本文附有六幅图片，说明所研究的方法在去除光照不均匀、铁丝干扰、提高反差、增强分辨率、自动分类、科学统计覆盖率等的显著效果，以及通过局部放大研究结核的结构和形态方面的可能性。本文所报导的方法是改善和研究珍贵海底照片的重要工具。

一、前言

地球各大洋海底广泛赋存有锰结核、铁锰结核、多金属结核等丰富宝藏；为了探明其分布和储量，各国在公海正在开展着深海多金属结核的勘探工作，这是一项具有深远意义的造福后代的工作。这种勘探工作所用手段之一是海底照相，根据海底相片估算多金属结核的覆盖率和储量，并对结核的形态进行研究。

深海多金属结核照相由于拍摄环境及装置存在着一系列问题，因此提出图像复原和处理的要求。

在深海洋底照相需要外加光源，数千米深的海水将阳光几乎全部吸收掉了，外加光源与相机的位置相对固定，他们之间的距离大约为20～30cm。相机系统由缆绳绞车控制下降至海洋底，根据重锤触底信号再将相机升起一个高度（～3m），即拍照；这一距离根据海况变化一次下水调整一次。海况是指：海风、洋流、底质等情况。由于洋流的存在，相机系统可能倾斜，拍摄高度随之也有所变化。所获海底多金属结核照片存在一系列影响分辨和研究的问题，主要有：

（1）光照分布不均匀，其中心与照片中心偏离，甚至由于相机倾斜，造成光照分布失去对称规律；

（2）有时聚焦欠佳；

（3）常常出现有铁丝干扰影像；

（4）有时有因重锤搅混海底沉积物而局部模糊。

利用数字图像技术处理深海多金属结核照片的目的在于：

（1）通过图像处理改善照片的质量，主要是图像复原；

（2）通过分类技术分辨裸露核、浅埋及深埋核，并对各类面积进行精确计算，从而得到覆盖率的科学数据；

（3）结核形态研究。

为了达到以上目的首先要对海底照片进行数字化，形成图像数据文件，即可利用数字图像处理系统进行处理。

数字图像处理技术随着计算机技术、遥感科学的发展而在近20年得到极为迅速的发展、成熟与应用。正如图像增强一样，图像复原技术的主要目的，在某种意义上说，是要改善给定的图像。复原是一个过程，这一过程试图利用退化现象的某种先验知识，把已经退化了的图像加以重建或恢复。因此，复原技术是把退化模型化，并运用相反的过程以便恢复原来的图像。

Cannon博士（1983，“Applied Optics”）研究了一种图像复原技术，或称图案去除技术，适用于：规则图形（如纺织品）上手纹处理、散焦图像改善、卫片上探测器与探测间噪声消除、曝光过程中的平移模糊的清晰化等。Srinivasan（1986，“Digital Design”）也阐述了此方法。此技术可分解为明确的三个步骤：

（1）对图像中的“模糊”或“图案”问题进行估计，即分析退化问题的实质；

（2）生成一个近似模型或频率域滤波器，以便准备进行复原或图案去除；

（3）利用威纳（Wiener）滤波器或富里叶（Fouriel）滤波器对图像进行改善。

海底结核图像所存在的具体退化问题有自己的独特性，但Cannon所提出的方法原则仍有重要参考价值。

二、深海多金属结核图像退化问题的剖析

1.光照计算

前言所述噪声中，影响最大的是光照不均匀问题，现将此问题进行数学分析。

已知：光源可认为是点光源；海底假定为一平面，所拍照片对应于abcd四边形；相机底片中心f与光源中心f´之间距离为l，由于相机与光源为硬固定，因此光源永远位于底片平面长对称轴的延长线上；底片中心与abcd四边形的对角线交点o的距离为h；相机倾斜角为α；光源源强为Q，见图1。

求解：写出abcd四边形中任意一点的光照强度函数F=f（Q,h,a,l,x，у）。

解：通过o点作x、y座标轴，任意点g，其座标为x,y，与光源间距离为R。如写出R公式，即求出F方程的表达式。

做h´∥于h，由g点向h´做垂线gK。

张玉君地质勘查新方法研究论文集

光照强度表达示为：当底片平面平行于海底平面时，图1简化为图2，式（4）简化为（5）式。

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从图2可见：

图1相机系统倾斜条件下的光照强度计算示意图

图2相机系统水平条件下的光照强度计算示意图

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若（5）式中y=0，

则：

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（6）式为x轴上各点的光照强度，显然这是一个以о´点为中心的对称曲线，示意于图3。

图3沿x轴光照强度分布曲线

而在abcd平面上光照分布则为一个曲面，它由上图中之曲线，以mo ′为轴旋转而成。

对于式（4），即对于相机系统发生倾斜时，此曲线及曲面显然将变得复杂化，并将失去轴对称性。

2.感光光强计算

在拍照时还要考虑到底片各点感光光强同样与距离有关。

令L为感光光强函数，用与前述类似方法可求出对应于倾斜和水平两种状态L的表达式。

对于倾斜相机系统：

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对于水平相机系统，显然公式可较简单：

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图像复原的实质是试图用理论的或试验的方法建立起深海结核图像的感光光强分布本底图像，从原图中扣除，便可去除光照不均匀所造成的失真，达到图面基本改善。

从（8）式可知，实际上α角是最大的难点。试图利用底片或照片本身，逆演求解α角也将是十分困难的。故本研究用试验方法建立光强分布本底图像，较好地实现了复原。

三、深海多金属结核图像复原和处理方法流程

经研究，建立了图4所示之方法流程：

图4深海多金属结核图像复原和处理方法流程

流程图由20个步骤组成，其2—8属图像复原，9—20属图像处理，1为准备工作。

数字化使用I2S公司所产C4500扫描仪，将135底片上的短边方向扫成512行，长边方向对中舍去两边。若扫描所获图像不足512行，则进行适当拼接，这是为了减少快速富氏变换时的边界效应。

挖补是为了解决铁丝干扰，否则不仅图面不完整，而且在频率域处理时，干扰范围还会扩大。

在频率域适当选取低通滤波参数，用指数滤波可以获得近似的光强本底分布图像，并适当选取比例因子从原图中扣除，即可得到基础图像。

利用基础图像通过聚类分析，并提取其中对应于裸露核，浅埋核及深埋核三个类别。叠加后，进行邻域滤波，去除零星干扰，便可进行分类统计了。

对于泥浆搅动干扰区，必要时可在统计前挖去，减少这种干扰所带来的误差。

四、图像复原和处理效果

为了开展此项研究，由广州海洋地质调查局提供了三张海底照相底片，其质量分别属于优、中、差三级。通过实验，均获得了成功的结果。现以中等一级的图像复原和处理结果为例，展示方法的效果。

图片1为原始图像，它的主要问题是：反差小，光强不均匀，存在铁丝干扰，行数不足512。

图片2为经过拼接，挖补和增强的图像，图中反差有所改善，消除了铁丝干扰，补足了行数，但光强不均匀问题仍然存在。

图片3为复原后的图像，成功地克服了光强不均匀问题，为计算机自动分类提供了前提。

图片4为分类处理后所提取裸露核（深灰），浅埋核（白色）和深埋核（浅灰）的合成图像。

图片5为对比图像。左上角为三类核的合成图像，右上角为裸露核图像，左下角为浅埋核图像，右下角为深埋核图像。

通过统计和计算，得到各类结核的象元数、全图总象元素及各类结核的覆盖率。见下表：

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此外对优质底片，经过上述处理后，还做了局部放大，经四倍放大后的图像（图片6）对于结核形态研究很有用，从图片6可以清晰地看到环形，盘形、菜花形多金属结核的形态和结构。

图片1

图片2

图片3

图片4

图片5

图片6

五、几点结论

本工作所研究的深海多金属结构图像复原方法可以成功地去除光强不均匀造成的干扰，并可消除铁丝影像干扰，增强清晰度，提高反差，效果显著。

经复原后的图像，具备了计算机自动分类处理的条件，经聚类分析成功地提取了裸露核、浅埋核和深埋核信息，并精确地统计了各自的象元数，求出了各类核的覆盖率。

通过局部放大，有可能进一步研究多金属结核的结构以及形态。

本文所研究成功的方法，无疑对于探明数千米以下深海海底蕴藏的丰富矿产资源有着重要意义，希望能投入半生产性批量处理应用。这种方法当然也可以用于其他方面。

本工作得到广州海洋地质调查局王光宇同志、陈邦彦同志、张国祯同志的支持，本所朱月娥同志多次一起商讨，杨星虹同志拍摄了图片，一并向他们致谢。

参考文献

[1]Cannon M.,Lehar A., Preston F.: Background pattern removal by power spectral filtering, Applied Optics, .

[2]SrinivasanR.:Software image restoration techinques,Digital Design,.

A STUDY OF IMAGE RECONSTRUCTION AND IMAGE PROCESSING TECHNIQUES FOR PHOTOS OF DEEP-SEA POLYMETALLIC NODULES

Zhang Yu jun,Shi Jian wen

（Institute of Aerogeophysical Survsy,Ministry of Geologyand Mineral Resources）

AbstractThis paper reports the results of research on image reconstruction and image processing techniques for photos of polymetallic nodules from the bottom of deep major troubles with submarine photos include uneven distribution of illuminance, unsatisfactory focusing,frequent existence of iron wire image, local mud interference present paper analyses the mathematic model for distribution of illuminance and derives, the formulae for illuminance distribution and light sensitivity distribution under the conditions of inclining camera system and horizontal camera image processing system,we have successfully developed a suite of image reconstruction and image processing techniques suitable for submarine photos and drawn a datailed flow examples,four pictures are attached to this paper, which illustrate the obvious effects of our method in such aspects as eliminating uneven illuminance and iron wire interference,raising contrast and resolution power, automatic classification and scientific statistical analysis of coverage, and indicate the possibility of examining textures and shapes of the nodules by means of partial method described in this paper serves as an important tool for improving and studying precious submarine photos.

原载《物探与化探》，1989,。

很多朋友对600-1000字的防痨短文感兴趣，但很多人会向红十字会索要1000字。想必你一定想知道关于鼠疫的1000字短文。今天，边肖为你解析这篇关于鼠疫的1000字短文，希望能解答你内心的疑惑。先来看看抗击疫情的1000字短文吧！预防肺结核病作文600-1000字“肺结核”，这个词对我们来说似乎很陌生很遥远。但大家都不知道，这个“隐形杀手”随时可能入侵我们的身体。肆虐人们多年的结核病重现江湖，再次威胁着人们的健康。肺结核被称为“白色瘟疫”，是一种传染性极强的疾病。发病不受年龄、性别、种族、职业、地域的影响，人体的很多器官都受到结核病的威胁。90%以上的结核病是通过呼吸道传播的。肺结核患者咳嗽打喷嚏，带有结核菌的飞沫喷到体外。健康人吸入后感染，就成了肺结核。抗击疫情。一般来说，肺结核是一种慢性传染病。起初症状较轻的患者没有不适，一般不会引起注意。只有当疾病进展迅速时，症状才会出现。有的人抵抗力差，感染结核病的细菌大，毒性强，所以症状会非常明显，时间长了会出现全身乏力、发热、乏力、心烦意乱、食欲不振、体重减轻等症状。可以说其危害性是非常大的。我的叔叔是一名医生，他告诉我：“几十年前，如果你患有肺结核，这将是一种不治之症。”随着医学的发展，肺结核现在是可以预防和治疗的。就像你出生的时候打卡介苗一样，是为了预防肺结核。"知道了什么是肺结核，就应该知道如何预防。预防结核病首先是要及时发现患者。平时要自觉养成良好的卫生习惯，不随地吐痰；室内要经常开窗，保持空气新鲜；接种卡介苗预防结核病患者感染；并进行适当的体育锻炼，增强体质。只有这样才能降低肺结核的发病率。结核病是由结核分枝杆菌传播的。结核分枝杆菌不能耐受湿热。在潮湿的条件下，在95时，只需要1分钟就可以死亡。因此，结核分枝杆菌耐寒冷和干热，但不耐湿热。所以结核病患者使用的耐热物质，最简单的方法就是煮沸消毒。书籍、被子等的消毒。不能用水煮，但可以晒干或用紫外线灯消毒。病人接触过的物品，病人用过的物品，如果不能用加热或日光消毒，可以用酒精消毒。许多化学物质，如碳酸、过氧化氢、碘和酒精，可以杀死结核分枝杆菌。总之，结核病患者使用的餐具、生活用品都要进行相应的消毒，防止传染源的扩散，更好地治疗结核病。我觉得肺结核没那么可怕。重要的是我们要正确认识它，了解它，防止它在人与人之间传播，这样才能和肺结核说“再见”！“肺结核”听起来很可怕，其实不然。随着医疗技术和科技的日益进步，肺结核并不可怕。但我们也不要掉以轻心，要提防这个‘隐形杀手’。那么结核病到底是什么？让我们互相了解一下。结核病俗称“结核”，是由结核分枝杆菌侵入人体而引起的一种传染性很强的慢性消耗性疾病。不论年龄、性别、种族、职业和地域，人体的许多器官和系统都可以患结核病，其中以肺结核最为常见。90%以上的结核病是通过呼吸道传播的。肺结核患者通过咳嗽、打喷嚏、大声喧哗、制造带有结核菌的飞沫等方式感染。医学上说微滴喷出体外，健康人吸入后感染。我妈妈是一名医生。她告诉我，“几十年前，如果你得了肺结核，那将是不治之症。随着医学的发展，肺结核现在是可以预防和治愈的。”就像我们出生的时候，接种卡介苗是为了预防肺结核。知道了什么是肺结核，就应该知道如何预防。平时也要做；1控制传染源。也就是说，没有被结核病感染的人，出生时接种卡介苗，七岁时再接种一次。这样可以增强身体的免疫力。已感染结核病的人应预防使用抗结核药物，以降低发病率。2定期体检。如果你的家人或你自己患有肺结核，你应该接受隔离治疗。平时要养成不随地吐痰、不乱扔垃圾、扫地前洒水等良好的卫生习惯。4加强营养，多吃高热量、高蛋白、富含维生素的饮食。如牛奶、鸡蛋、鱼、瘦肉、新鲜蔬菜、水果等。增强抵抗力。5强体力运动锻炼肺活量，如散步、做操等。6尽量少去公共场所，根据天气变化增减衣服，积极预防感冒，不要因为抵抗力低而生病。要养成良好的生活习惯，作息规律，戒烟限酒，保持良好的心态，乐观有利于防病。结核病是一种常见的慢性传染病。结核病的传播通常有三个基本条件：传染源、传播途径和易感人群。在预防和控制结核病的发生和流行时，通常采取管理传染源、切断传播途径、保护易感人群等措施，可以大大减少结核病的发生和传播。一、控制传染源：关键是早期发现和治愈结核病人，尤其是消除细菌的结核病人。:抗击疫情征文1000字：红十字会征文1000字抗击疫情征文1000字1.肺结核的临床表现是缓慢起病。该病经过长时间的全身症状，表现为午后发热、乏力、盗汗、食欲不振等。呼吸道症状包括咳嗽、咯血、胸痛和呼吸困难。少数患者起病急，高热，呼吸道症状严重，多由急性粟粒性肺结核或干酪性肺炎引起。如果出现以上症状，要及时去医院确诊。如果确诊为肺结核，应在专科医生的指导下，早期、规律、联合、适量服药，以免传染给他人。抗击非洲的疫情。2.疑似肺结核患者，如一般抗炎治疗两周无效的咳嗽、咯血患者，应及时到医院明确诊断，及时治疗。非洲疫情最新情况。3.肺结核和易感病人，如糖尿病、矽肺、艾滋病或HIV感染者，应接受定期体检和胸部X线检查。2.切断传播途径：肺结核主要通过呼吸道传播，细菌消除的肺结核病人是主要传染源。患者咳嗽或打喷嚏时排出的结核悬浮在飞沫中，健康人吸入后可引起结核感染。患者随地吐痰，痰干后结核菌随灰尘飞扬也可引起结核感染。因此，它不仅是时代文明进步的标志，也是防止疾病传播的重要环节。与除菌患者接触时应戴口罩，并做好防护。有细菌排出的肺结核患者在咳嗽或打喷嚏时，应先用两层餐巾纸捂住口鼻，然后将餐巾纸放入袋中，直接焚烧或将咳出的痰倒入有盖的容器中，用等量的1%消毒液浸泡1小时。摸痰后用流动水洗手。用过的衣服、被褥、书籍等。将病人暴露在烈日下2-3个小时可以消毒。猪肉疫情。三。保护易感人群：儿童、老年人、糖尿病、矽肺、艾滋病或艾滋病病毒感染者由于免疫力低下，一般都是易感人群。易感人群在日常生活中应注意以下几点：1.加强营养，吃高热量、高蛋白、富含维生素的饮食。如牛奶、鸡蛋、鱼、瘦肉、新鲜蔬菜、水果等。增强身体的抵抗力。2.加强体育锻炼。可以深呼吸，或者每天练习吹几次气球，锻炼肺活量。也可以散散步，做做运动，打打太极拳。比如疫情。3.尽量少去公共场所，根据气候变化增减衣物，积极预防感冒，避免因抵抗力低下而生病。4.养成良好的生活习惯，作息规律，戒烟限酒，保持良好的心态，乐观的心情有利于疾病的预防。目前，虽然我国结核病疫情仍具有患病率高、死亡率高、下降缓慢的特点，但只要社会各界关心、支持和参与结核病防治工作，强化全民结核病防治意识，使全社会每个人都了解结核病防治的危害性和重要性，熟悉结核病防治知识，做到结核病早防治，远离我的健康。以上与红十字会1000字征文相关的内容，为大家精心整理，分享一篇关于鼠疫的1000字征文。看了600-1000字的防痨短文，希望对大家有帮助。