Estimação automática de parâmetros de modelos para restauração de imagens de cenas subaquáticas

Diversas técnicas para extrair e entender as informações contidas em imagens vêm sendo desenvolvidas através dos anos. Contudo, em geral, essas técnicas baseiam-se na premissa que os objetos e o observador estão imersos em um meio transparente como o ar, ou seja, um meio que não modifique a propagação luz. Não obstante, existem vários cenários em que o meio não é transparente, como os ambientes subaquáticos.Esta dissertação apresenta um estudo sistemático do problema de visualização de ambientes subaquáticos com iluminação natural e propõe uma metodologia para tratar esse problema. Adegradação na visibilidade de imagens subaquáticas é causada principalmente pelos efeitos de Atenuação e Dispersão da luz. Descrevemos as atuais soluções que vêm sendo propostas para reduzir esses efeitos e apresentamos uma metodologia com duas novas técnicas para estimação de parâmetros. Os problemas observados na visualização das imagens subaquáticas são causados basicamente pela interação da luz com a água. Dessa forma a metodologia que apresentamos melhora a visibilidade de cenas subaquáticas de forma automática, aliando um modelo físico que explique a propagação da luz na água a técnicas de Visão Computacional. A abordagem desenvolvida baseia-se no uso de um par de câmeras para adquirir imagens da cena, um sistema de visão estéreo denso para estimar sua estrutura tridimensional e duas técnicas para estimar parâmetros do modelo de propagação da luz em ambientes subaquáticos.Por meio de simulações e experimentos com cenas reais avaliamos as limitações e a qualidade na restauração de imagens subaquáticas utilizando a metodologia apresentada. Utilizando métricasqualitativas e quantitativas obtivemos resultados promissores para as técnicas de estimação de parâmetros propostas.A large number of techniques to extract information contained in images have been developed through the years. However, these techniques are based on the premise that objects and observer are immersed in a transparent medium, as the air for example. It is assumed that light rays travel through the mediumwithout any alteration. However, there are scenarios where the medium may change the intensity and the direction of the light rays, as underwater environments.This dissertation presents a study about viewing of underwater environments with natural light problem. The degradation in underwater images visibility is due to mainly by \emph{Attenuation} and \emph{Scattering}. A survey of the last approach to handle the underwater images problem and a novel methodology are presented. The problems observed in underwater images are related to by the interaction of light with water. We present a methodology to enhance the visibility of underwater scenes automatically, combining a physical model and Comptuer Vision algorithms. The approach uses a pair of cameras to acquire images, a stereo system to estimate the three-dimensional structure of the scene and two techniques to estimate the parameters of the model for light propagation in underwater scenes.Simulations and experiments were performed to evaluate the limitations and the qualities of restoring underwater images using the methodology presented. Using qualitative and quantitative metrics we obtained promising results