水下摄影很难拍好。特殊的滤镜、人工光源和顶级的水下相机可以帮助拍摄，但相机和照片中的物体之间仍然有很多水。我们已经习惯了水下摄影的蓝绿色色调。

海洋如何没有水？珊瑚礁的真实颜色是什么？由于一种名为的新计算机视觉算法Sea-thru,如果它通过空气而不是水拍摄，我们可以看到水下场景看起来像什么。

Sea-Thru消除随着光通过水行进以产生颜色准确图像而发生的视觉变形。Sea-Thru是由Derya Akkaynak博士和工程师和海洋学家开发的，以及一名电气工程师博士特雷比茨博士。结果不仅令人惊叹，而且是一种物理准确的校正。

根据科学的美国人，“海thru的图像分析因素在物理上的光吸收和散射在大气中，相比之下，在海洋中，光相互作用的粒子要大得多。该算法能有效地从水体中逐像素地逆转图像失真，恢复丢失的颜色。

Akkaynak开发Sea-thru.作为博士后的博士生海洋成像实验室，由Tali Treibitz博士在海法大学经营。Sea-thru被许可的Seaerra Ltd.许可

水下照片中蓝绿色的原因是光线在深水中传播的方式，与其他波长相比，蓝色和紫色波长被吸收得最少。光穿过的水越多，到达物体的红色、黄色和橙色波长就越少。在沿海水域，蓝光和绿光被吸收得更快，留下更多红光，形成主要的棕色色调。

还有一个问题是水中的小颗粒会造成后向散射或雾霾。摄影师离照片中的物体越远，物体就变得越模糊，很像透过一层薄雾看物体。

Sea-thru是如何工作的

Sea-thru.作品的原始图像或视频拍摄与自然照明，消除了需要昂贵和困难的设置人工水下照明。它还有助于重建离光源较远的物体的图像，水下频闪灯无法到达这些物体。

计算机视觉算法是一种基于物理的颜色重建算法，专为水下RGB-D图像而设计，其中D代表这一点距离从相机到物体。Sea-thru算法要求场景中每个像素与相机之间的距离，因为几乎所有控制颜色损失和对比度的参数都以某种非线性方式依赖于距离。

对于她的研究，AkkayNak通过捕获相同场景的多个图像来创建距离（范围）地图。她捕获了单个摄像头的图像，从略微不同的角度，使它们都重叠。图像中包含的是感兴趣对象的颜色图表。然后，使用称为Agisoft Metashape Professional的商业摄影测量软件，Sea-Thru建造了一个三维重建每个场景来自这些图像并导出一旦3D重建完成，就会导出距离图。

距离图是灰度的。TIFF文件，然后将其读入马铃薯并结合原始图像。根据此处理图像指导．用MATLAB通过搜索图像中非常暗的像素或阴影像素估计后向散射。在上图中，后向散射估计中使用的最暗像素用红色表示。用MATLAB进行后向散射的减除。

在下一步中，Sea-Thru仅使用像素和深度图D计算颜色衰减的相关参数，并反转它们以显示原始颜色。用MATLAB计算每个波长光的衰减。通过此信息，Sea-Thru将图像反转以显示真实颜色。

Sea-thru在视频和静止图像上工作。在下面的赞比亚喀万卡湖查看并排视频：

视频信用：Alex Jordan

准确的图像有助于研究人员

气候研究人员和海洋学家研究珊瑚礁等水下生态系统，以更好地了解它们的当前状态以及这些系统如何随时间变化。这些研究通常依靠成像和数据技术来记录和了解气候变化对珊瑚和其他海洋系统的影响。通过提供真实颜色的图像数据来帮助这些努力。例如，图像中准确的颜色将使机器学习工具更容易准确地识别图像中的物种。

该算法不同于Photoshop等应用程序，后者用户可以通过均匀地增加红色或黄色来人工增强水下图像。

加州科学院的珊瑚生物学家皮姆·邦格特说:“我喜欢这种方法，因为它真的是为了获得真实的颜色。科学的美国人．“变得真正的颜色可以真正帮助我们在我们当前的数据集中获得更多价值。”

加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)“100岛挑战”(100 Island Challenge)项目的研究员妮可·佩德森(Nicole Pedersen)说:“在水下工作有很多挑战，远远落后于研究人员在水面和陆地上的工作。”在这个项目中，科学家们每100平方米拍摄7000张照片，组装珊瑚礁的三维模型。

Pedersen说:“由于缺乏处理这些图像的计算机工具，这方面的进展受到了阻碍。科学的美国人．“海洋通道是朝着正确方向迈出的一步。”