I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   18 ,   N o .   1 ,  A p r i l   20 20 ,   p p.   41 ~ 48   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 8 .i 1 . pp 41 - 48             41       Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   A n   e d g e   d e t e c t i o n   m e c h a n i sm   u si n g   L * A * B   C o l o r - b a sed  c o n t r a st   e n h a n c e m e n t   f o r   u n d e r w a t e r   i m a g e s       M   S u d h ak ar a ,   M   Jan a k i   M e e n a   D e pa rt m e n t   o f   S CS E ,   V I T   U n i v e r s i t y ,   In d i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d  J ul   19 ,   20 19   R e v i s e d  S e p   21 ,   201 9   A c c e pt e d  O c t   3 ,   20 1 9       I n   O c e a n  i nv e s t i g a t i o ns ,   pa r t i c ul a r l y   t ho s e   de pl o y e d  b y   t he   A u t o no m o us   U nde r w a t e r   V e h i c l e s ,   u nde r w a t e r   o bj e c t   de t e c t i o n  a nd   r e c o g ni t i o n  i s   a n   e s s e nt i a l   t a s k .   E dg e   de t e c t i o n  pl a c e s   a   ke y   r o l e   a nd  c o ns i de r e d  o ne   o f   t he   pr e - pr o c e s s i ng   t e c hn i qu e s   f o r   s e v e r a l   d e e p  l e a r n i ng   a pp l i c a t i o ns .   I n  a n  unde r w a t e r   e nv i r o nm e n t ,   t he   i l l um i na t i o n  o f   l i g ht ,   t ur b ul e nc e   i n  t he   w a t e r ,   s us p e nd e d  p a r t i c l e s   p r e s e n t   i n  t he   s e a f l o o r   a r e   c ha l l e ng i ng   i s s ue s   t o   a c qui r e   t he   qu a l i t y   i m a g e .   T he   t w o   m a j o r   p r o bl e m s   i n  u nde r w a t e r   i m a g i n g   a r e   l i g ht   s c a t t e r i ng   a nd  c o l o r   c ha ng e .   I n  t he   f o r m e r   c a s e ,   t he   v i s i o n  s e ns o r s   c o nne c t e d  t o   t he   un de r w a t e r   v e hi c l e s   o r   di v e   l i g ht s   us e d  by   t he   d i v e r s   t he m s e l v e s   c a us e   l i g ht   di s pe r s i o n  a n d  s ha do w s   i n  t he   s e a f l o o r .   I n  t he   l a t t e r   c a s e ,   t he   o c c ur r e nc e   o f   c o l o r   di s t o r t i o n  i s   m a i n l y   due   t o   t he   a t t e nua t i o n  o f   t he   l i g ht ,   he nc e   t he   i m a g e s   a r e   h a v i ng   do m i na nt   c o l o r s   i n  t he   l a t t e r   c a s e .   T he   c o nv e nt i o na l   t e c hni que s   a r e   f a i l e d  t o   de t e c t   t h e   qua l i t y   e dg e s   i n  t he   c a s e   o f   unde r w a t e r   i m a g e s .   O u r   m e c ha n i s m   f o c us e d,   i ns t e a d  o f   a ppl y i ng   t he   e dg e   de t e c t i o n  a l g o r i t hm   o n  t he   i npu t   i m a g e   di r e c t l y ,   i t   i s   be t t e r   t o   a ppl y   e dg e   de t e c t i o n  a l g o r i t hm   a f t e r   c o l o r   c o r r e c t i o n  a nd   c o nt r a s t   e nh a nc e m e n t   us i n g   L * A *B   m o de l .   Q ua l i t a t i v e   a n d  qua nt i t a t i v e   t e s t   r e s u l t s   de m o ns t r a t e   t h a t   t he   pr o po s e d  m e c ha ni s m   i s   g i v i ng   be t t e r   r e s u l t s   c o m pa r e d   w i t h   s t a t e - of - t he - a r t   m e t ho ds .   Ke y w or ds :   CL A H E   Co l o r   c o rr e c t i o n   E dge   de t e c t i o n   Im a ge   e nha n c e m e nt   L *A *B   m o de l     C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M .   S ud ha k a r a ,   D e pa rt m e n t   o f   S CS E ,   V IT   U ni v e r s i t y ,   C h e nn a i   C a m pus ,   I n d i a .   E m a i l :   m a l l a . s ud h a ka ra 2015 @ v i t . a c . i n       1.   I N TR O D U C TI O N     U n de r w a t e r   i m a g i n g  ha s   g r a b b e d  m a n y   e y e s   a n d  us e d  c o m pr e h e n s i v e l y   i n   s c i e n t i f i c   r e s e a r c h   i n   t hi s   de c a de .   A c o us t i c a l   i m a ge s   a r e   c r uc i a l   i n  s e v e r a l   r e a l - t i m e   a pp l i c a t i o n s ,   f o r   e xa m pl e ,   m a r i n e   ge o l o g y ,   c o m m e r c i a l   f i s h i ng,   r e s o ur c e   s e a r c hi n g ,   a n   i n s pe c t i o n   o f   p i pe l i n e s   a n d  m a i n t e n a n c e ,   o b j e c t   de t e c t i o n   a n d   r e c o gn i t i o n,   e t c .   D ue   t o   t h e   a b n o rm a l   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n s   i n   u nde r w a t e r ,   t h e   a c qui r e d  i m a ge s   i n c l ude   a b s o r pt i o n,   l i g h t   s c a t t e ri n g ,   a nd  o t h e r   r e l a t e d  n o i s e   [1],   c a us e s   t h e   i m a ge   t o   b e   poo r   i n   c o n t r a s t ,   de v i a t e d  by   b l ue   o r   g r e e n   i n   c o l o r   a nd  t h e   o bj e c t s   a t   d i s t a n c e   m o r e   t ha n   15 m   a r e   v i s ua l l y   un c l e a r   [2 ].   Co n s e que nt l y ,   e m e r gi ng  m e t h o ds   a r e   r e qui r e d  t o   r e s t o r e   a   hi g h - qua l i t y   i m a ge   f r o m   t h e   de g ra de d  i m a ge   f o r   u n de r w a t e r  i m a gi n g .   N u m e r o us   m e t h o ds   h a v e   b e e n   de v e l o pe d  s uc h   a s   a pp l y i n g  m e di a n   f i l t e r   [ 3],   a d a pt i v e   b a s e d   t hr e s h o l di ng  [4] ,   IB P   r e c o n s t r uc t i o n   [5] ,   e t c .   t o   i n c r e a s e   t he   c o n t r a s t   i n   t h e   o ut do o r   i m a ge s ,   b ut   o n l y   f e w   r e s e a r c h   w o r ks   a r e   do n e   t o   r e s t o r e / i m p r o v e   t h e   c o n t ra s t   i n  t h e   unde r w a t e r   i m a ge s .   F a t t a l   [6 ]  e v a l ua t e d  t h e   s c e n e   ra di a n c e   a n d  c o m pu t e d  t h e   t r a n s m i s s i o n   m a p   f o r   a   s i ngl e   i m a ge .   H e   e t   a l .   [ 7]  i nt r o duc e d  a   D a r k - Cha nn e l   P r i o r   m e t h o d  (D CP ),   w h i c h   e ff e c t i v e l y   w o r ks   o n   o ut doo r   ha z y   i m a ge s ,   b ut   gi v e s   p oo r   r e s ul t s   fo r   gra y s c a l e   a n d  u n de r w a t e r   i m a ge s .   T h e   a ut h o r s   i n   [8 ,   18]  a p pl i e d  t h e   D CP   m e t h o d  di r e c t l y   t o  t h e   unde r w a t e r   i m a ge s .   C hi a n g   a nd  C h e n   [9 ]  p r o po s e d  a   m e t h o d  t h a t   c o m b i n e s   2  m e t h o ds   i . e .   de h a z i n g   a n d   w a v e l e n gt h   c o m pe n s a t i o n   f o r   i m a ge   r e s t o ra t i o n.   A n c ut i   e t . a l .   [ 10],   us e d  t h e   f us i o n   p r i n c i pl e   t o   i n t e n s i fy   t h e   qua l i t y   of   t h e   i m a ge   a n d  v i de o .   A c c o r di n g  t o   G a l d r a n  e t . a l .   [11] ,   by   c o n s i de r i ng  t h e   c o l o r   w i t h   t h e   s h o rt e s t   w a ve l e n gt h   i . e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   1 ,  A p r i l   20 20  :     41   -   48   42   r e d  c h a nn e l ,   t h e   c o nt r a s t   o f   t h e   i m a ge   w i l l   b e   i n c r e a s e d.   T a n g  e t   a l .   [12] ,   us e s   a   l e a rn i ng  s t ra t e gy   fo r   h a z e   r e m o v a l   b y   upda t i n g  t h e   t ra n s m i s s i o n   m a p  w i t h   di s t i n c t   f e a t u r e s .   By   c o n s i de ri n g  t h e   o pt i c a l   p r o pe rt i e s   of  w a t e r   w i t h   b a c kg r o und  l i g ht i n g   Z ha o   e t . a l   [13]  p r o po s e d  a   m e t h o d  by   m o di fy i n g  t h e   t ra n s m i s s i o n   m a ps   t o   t hr e e   s ub - c h a nn e l s   t o   e nh a n c e   t h e   c o nt r a s t .   I n   a dd i t i o n   t o   t he s e   t e c h n i que s ,   t h e r e   e xi s t   m a n y   o t h e r   s t udi e s   t o  e nh a n c e   de g r a de d  i m a ge s   [14 ,   1 5].   H ow e v e r ,   t h e s e   t e c hni q ue s   a r e   w e l l   a ppl i c a b l e   t o   e nh a n c e   t h e   t e rr e s t ri a l   i m a ge s ,   b ut   n o t   e f f i c i e n t   f o r   s ub m e r ge d  i m a ge s .   E dge   di s c o v e r y   i s   o n e   of   t h e   m o s t   e s s e n t i a l   s t e ps   i n   i m a ge   pr o c e s s i n g  a nd  i m a ge   a na l y t i c s   fo r   i m a ge   s e gm e nt a t i o n,   i m a ge   e nha n c e m e nt ,   p a t t e rn   r e c o gni t i o n ,   e t c .     T h e   c o n v e n t i o na l   t e c hni que s   s uc h   a s   R ob e r t s ,   C a nn y ,   a n d  S ob e l ,   e t c .   a r e   h a v i n g  s o m e   l i m i t a t i o n s   a n d   f a i l e d  t o   de t e c t   a c c ur a t e   e dge s   fo r   u n de r w a t e r   i m a ge s .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   pr o po s e d  a   m e t h o d  t o   i m p r o ve   t h e   e dge   de t e c t i o n   r e s ul t s   us i n g  a   p r e p r o c e s s i n g  m e t h o d.   T o   ge t   a   c l e a r   u n de r s t a n di ng  o f  t h i s ,   f i r s t   w e   b r i e f l y   e xpl o r e d  t h e   i m a ge   e nh a n c e m e n t   t e c hni que s   i . e .   i m a ge   r e s t o r a t i o n,   a n d  i m a ge   e nha n c e m e n t .   F o rm e r   m e t h o ds   r e c ov e r e d  t h e   o r i g i na l   i m a ge   by   ut i l i z i ng  a   p h y s i c a l   m o de l ,   i n c l ude s   d i f f us i o n ,   w a t e r   t u r b i di t y ,   de pt h,   e t c .   f o r   e xa m pl e ,   or i gi na l   i m ag e   o   (p,   q)  i s   r e c ove r e d  f r o m   t h e   c apt ur e d  i m age   c   (p,   q)  w i t h   t h e   h e l p  o f   de gr adat i on   f unc t i on   d   (p ,   q ).   M a t h e m a t i c a l l y ,   t h e   i m a ge   r e s t o ra t i o n   m o de l   i s   s h o w n   i n   ( 1)     c   (p,   q)  =   o (p,   q)   *   d(p ,   q)  +   n(p,   q)   (1)     H e r e   “ *”   i s   c o n v o l ut i o n,   n  (p ,   q)   i s   n o i s e ,   a n d  (p,   q)  i s   t h e   p i xe l   c oo r di na t e s   o f   t h e   i m a ge .   A s   s h o w n   in   (1 )  c a n  b e   w r i t t e n  a s   (2)   i n  t h e   f r e que n c y   do m a i n .       C  (u ,   v )  =   O (x ,   y )  D   (u,   v )  +   N   (u ,   v )   (2)     O n   t h e   o t h e r   ha n d ,   i m a ge   e nha n c e m e n t   do e s   n o t   c o n s i de r   t h e   ph y s i c a l   pr o pe rt i e s   o f   i m a ge   fo r m a t i o n   unl i ke   i m a ge   r e s t o ra t i o n   t o   i n c r e a s e   i m a ge   qua l i t y .   Im a ge   e nha n c e m e nt   m e t h o ds   a r e   s i m pl e r   a nd  ge t t i n g  t h e   r e s ul t   f a s t e r   t h a n   i m a ge   r e s t o r a t i o n   m e t h o ds .   A s   w e   go   de e pe r   i n t o   t h e   s e a f l oo r ,   t h e   c o l o r s   a r e   di m i n i s h e d  o n e   a f t e r   t h e   o t h e r   b a s e d  o n   i t s   w a v e l e n gt h .   S i n c e   t h e   b l ue   c o l o r   ha s   t h e   l ow e s t   w a ve l e n gt h   m o s t   o f  t h e   unde r w a t e r   i m a ge s   a r e   i n   a   b l ui s h   t o n e .   T h e s e   c o l o r s   a r e   c o n s i de r e d  t o   b e   a   do m i na n t   c o l o r   i n   o ur   c a s e .     It   i s   b e t t e r   t o   r e duc e   t h e s e   do m i na n t   c o l o r s   i n   t h e   i m a ge   a s   a   pr e p r o c e s s i n g  t a s k  f o r   a n y   s e gm e n t a t i o n  a l go ri t hm .   It   i s   qu i t e   s t ra i g ht f o r w a r d  f o r   h u m a n   b e i n gs   t o   f i nd  t h e   do m i na n t   c o l o r s   i n   t h e   i m a ge . T h i s   t a s k  w i l l   b e   do n e   by   t h e   m o s t   i nt e r e s t i n g   u n s upe r v i s e d  a l go r i t hm   c a l l e d,   k - m e a n s   c l us t e r i ng  [1 9] .    T h e   ob j e c t i ve   of   t h e   k - m e a n s   c l us t e ri n g  i s ,   i t   t a ke s   a n   i m a ge   a s   i n pu t ,   i t   s h o w s   t h e   t o pm o s t   (i . e .   n = 3)   do m i n a nt   c o l o r s   i n   t h e   i m a ge .   I n   o t h e r   w o r ds ,   t h e   s i z e   o f   RX C  n um b e r   o f   pi xe l s   i s   gi v e n   a s   i nput   a n d   w e   a r e   c l us t e r i ng  t h e s e   pi xe l   v a l ue s   of  t h e   c o l o r   i m a ge .   If   t h e   i n put   i s   a   gr a y s c a l e   i m a ge ,   w e   c a n   f i n d  t h e   t o p  m o s t   gra y - c o l o r   v a l ue s   t ha t   a r e   v e r y   c l o s e   t o ge t h e r .   F o r   a   c o l o r   i m a ge ,   e a c h   pi xe l   i s   s ub di v i de d  i n t o   t hr e e   s ub c o m po n e n t s   s uc h   a s   R e d,   G r e e n   a nd  B l ue   c o l o r s .   F o r   e xa m p l e ,   t h e   p i xe l   i nt e n s i t y   i s   (17,   25 ,   a nd  40) .     W e   a r e   t r y i n g  t o   e xt ra c t   t h e   c o l o r s   t h a t   a r e   m o s t l y   oc c upi e d  i n   t h e   gi v e n   i m a ge   (do m i n a nt   c o l o r s ).   T h e   i n pu t   a n d  t h e   c o rr e s po n di ng  do m i na n t   c o l o r s   (n= 3)  i n  t h e   i m a ge   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   1 .   I n   t h e   c a s e   of   un de r w a t e r   i m a ge s ,   d ue   t o   t h e   i l l u m i na t i o n   a n d   w a v e l e n gt h   o f   t h e   c o l o r s ,   t h e   i m a ge   a l m o s t   l o o ks   e i t h e r  i n  b l ue   o r  g r e e n       In p ut   Im a ge     (a )   Cl us t e r e d  r e s ul t s         (b )     (c )         (d)     F i gu r e   1 .   K - m e a n s   c l us t e ri n g   f o r   ge t t i n g   do m i na n t   c o l o r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       A n  e dg e   d e t e c t i o n  m e c ha ni s m   us i ng   L *A * B   Col or - bas e d   c o n t r as t   e nhan c e m e nt   f or …   ( M  Sud hak ar a )   43   In   c o l o r .   T w o   i m a ge s ,   o n e   w i t h   g r e e n   a s   do m i n a nt   c o l o r   ( F i gur e   1( a ) )  a nd  t h e   o t h e r   o n e   i s   b l u e   a s   a   do m i n a nt   c o l o r   (F i gur e   1( c ) ),   a nd  t h e   r e s ul t s   c a n   b e   s e e n   i n  F i gur e   1( b )   a n d  F i gu r e   1( d ) .   A f t e r   r e duc i ng  t h e   do m i n a nt   c o l o r s ,   c a n   w e   di r e c t l y   a ppl y   t h e   e dge   de t e c t i o n   a l go ri t hm   t o   ge t   t h e   a c c ur a t e   e dge s ?   A s   pe r   t h e   b e s t   of   o ur   kn o w l e dge ,   t h e   a n s w e r   i s   N o ,   s i n c e   t h e   i m a ge   i s   c a pt u r e d  u n de r   t h e   w a t e r ,   t h e   c o n t r a s t   i s   s t i l l   l o w .     T h e   a ut h o r s   i n   [ 20]  ha v e   a ppl i e d  CL A H E   o n   t h e   t w o - c o l o r   m o de l s   s uc h   a s   R G B   a n d  H S V .   B i n   P a r s us a h   e t . a l   [21],   p r o po s e d  a n   a d a pt i v e   n e u r o - f uz z y   m e t h o d  f o r   c o l o r   o b j e c t   de t e c t i o n   i n  r o bo t i c   s y s t e m s .   T h e   R G B   c o l o r   m o de l   po r t r a y s   c o l o r s   i n   t e r m s   o f   R e d,   G r e e n ,   a nd  B l ue .   CL A H E   c a n   b e   a ppl i e d  t o   t h e s e   t hr e e   s e gm e n t s     (R ,   G ,   a n d  B )  s e pa ra t e l y   a nd  t h e   f i na l   o ut put   i s   p r o duc e d  by   c o n s o l i da t i n g  a l l   t hr e e   s e gm e n t s   t o ge t h e r.   H S V   de pi c t s   t h e   c o l o r s   i n   t e rm s   o f  H ue ,   S a t ura t i o n,   a n d  V a l ue .   A t   t h e   m i n i m u m   o r   m a xi m u m   i n t e n s i t y   l e ve l ,     t h e   h ue   a n d   s a t u r a t i o n   do n ‟ t   m a ke   a   d i s t i n c t i o n.   I t   t a ke s   t h e   R G B   v a l ue s   a s   t h e   i n p ut   a n d   c o n v e r t s   t h e s e   v a l ue s   i nt o   a   ra n ge   o f   [0,   1].   I n   o t h e r   w o r ds ,   a l l   t h e   pi xe l   v a l ue s   a r e   n o r m a l i z e d  w i t h i n   t h e   r a n ge   o f   [0,   1].   A n o t h e r   i m po r t a n t   i s s ue   h e r e   i s ,   i de n t i f y i n g  t h e   a c c ura t e   e dge s   f o r   t h e   do m i n a nt   c o l o r e d  i m a ge s .   A s   pe r   t h e   s t udi e s ,   t h e r e   i s   n o   s i n g l e   a l go ri t hm   f o r   e dge   a n d  o b j e c t   de t e c t i o n ,   w hi c h   w o r ks   e ff i c i e n t l y   fo r   a l l   t h e s e   c a s e s .   T h e   r e l i a b i l i t y   of  e dge   de t e c t i o n   r e s ul t s   w i l l   b e   t h e   e ff e c t   of   t h e   r e s ul t s   o f  t h e   f ur t h e r   s t a ge s   i n   i m a ge   pr o c e s s i n g  s uc h   a s   t a r ge t   de t e c t i o n   a n d  r e c o gni t i o n   i n   t h e   i m a ge s .   S e v e r a l   r e s e a r c h e r s   p r o po s e d  n u m e r o us   e dge   de t e c t i o n   s t r a t e gi e s   a n d  c a t e go ri z e d  a s   p a r a m e t ri c   m o de l s ,   g r a d i e nt - b a s e d,   e t c .   T h e   e xi s t i ng  a l go ri t hm s   w o r k  w e l l   fo r   t h e   o ut do o r   i m a ge s   i n   t h e   p r o pe r   l i g ht i n g   c o n di t i o n s ,   b ut   i n  t h e   c a s e   of   t h e   u n de r w a t e r  e n v i r o n m e n t ,   t h e   l i g h t i n g   c o n di t i o n s   a r e   c o m pl e t e l y   di ffe r e nt .   T h e   t r a d i t i o n a l   a l go r i t h m s   f o r   e xa m p l e ,   i f   w e   a ppl y   c a nn y   e dge   d e t e c t i o n   a l go ri t hm   f o r   u n de r w a t e r   i m a g e s ,   i . e .   i n   w h i c h   a l m o s t   t h e   b a c kgr o und  c o l o r   i s   gr e e n,   g a v e   ve r y   poo r   e dge   de t e c t i o n   r e s ul t s .   W e   p r o po s e d   a n   e l e c t i v e   t e c h n i q ue   t o   ge t   a   b e t t e r   o ut c o m e .     T w o   o t h e r   w o r ks ,   do n e   by   di ff e r e n t   a ut h o r s   t o   r e s t o r e   t h e   c o l o r   a n d  t o   i n c r e a s e   t h e   qu a l i t y   of   t h e   i n put .   F i r s t ,   K i m   e t . a l   p r o po s e d  a   m e t h o d  t o   r e s t o r e   t h e   c o l o r   w i t h   t h e   h e l p  o f   t r a n s m i s s i o n   p a ra m e t e r s   a n d  l o c a l   pa t c h e s .   T h e   c o s t   i s   c o m put e d   w i t h   t h e   h e l p   o f   t h e   c o s t   f un c t i o n   s h o w n   i n   (3) .     F  co n s t   (t )  =   F   u n i t   ( t )  –   F  s t d   ( t )   (3)     H e r e   f un c t i o n s   F u n i t   (t ) ,   F std   ( t )  de s c ri b e s   un i f o r m i t y ,   t h e   s t a n da r d  de v i a t i o n  f o r   a   s pe c i f i c   v a l ue   o f   „t ‟   i n   t h e   pa t c h.   W h e n   t h e   c o s t   f un c t i o n   i s   m i n i m i z e d  t h e n   t h e   t r a n s m i s s i o n   p a ra m e t e r   i s   de t e r m i n e d.   H ow e ve r ,   t h i s   t e c hni que   f a i l s   i n   r e s t o r i n g  t h e   c o l o r s   pr e s e n t   i n   t h e   i m a ge   a n d   s o m e t i m e s   i t   gi v e s   di s t o r t i o n s   i n   t h e   c o l o r   by   c o n t ra s t   s t r e t c hi n g .   S e c o n d,   D CP   m e t h o d  r e s t o r e s   t h e   c ol o r s   b ut   i t   c o n c e n t ra t e s   v e r y   l e s s   o n   t h e   c o n t r a s t   pr e s e nt   i n   t h e   i m a ge .   W e   m o t i v a t e d  w i t h   t h e   l i m i t a t i o n s   o f  t h e s e   t w o   m e t h o ds   a n d  p r o po s e d  a   m e t h o d,   w h i c h   r e s t o r e s   t h e   c o l o r   a l o n g  w i t h   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt .   T h e   p ro pos e d  m e t h o d  i s   b r o ke n   do w n   i nt o   t hr e e   s t a ge s   a f t e r   t h e   i m a ge   a c qui s i t i o n   p r o c e s s   (S e e   F i gur e   2).   F i r s t ,   w e   ha v e   a ppl i e d  a   c o l o r   c o r r e c t i o n   a l go r i t h m   o n   t h e   i n put   i m a ge ,   t hi s   w i l l   g i v e   a   c o l o r   c o r r e c t e d  i m a ge   a s   o ut pu t   i n   w hi c h  t h e   do m i n a nt   c o l o r s   w i l l   b e   di m i ni s h e d.   S e c o n dl y ,   a   Co n t ra s t   L i m i t e d  A da pt i v e   H i s t o gr a m   E q ua l i z a t i o n   (CL A H E )  a ppl i e d  t o   t h e   c o l o r   c o r r e c t e d  i m a ge   us i n g  t h e   L *A *B   c o l o r   m o de l .   F i n a l l y ,   w e   a ppl i e d  t h e   t hr e s h o l d - b a s e d  c a nn y   e dge   d e t e c t i o n   a l go ri t hm   fo r   t h e   c urr e nt   i m a ge ,   w h i c h   gi v e s   b e t t e r   ob j e c t   r e gi o n s   c o m pa r e d  t o   t h e   m e t h o d  of  di r e c t l y   a ppl y i n g  i t .     T h e   r e s ul t s   a r e   a l s o   c o m pa r e d  w i t h   o t h e r  c o n t ra s t   e nh a n c e m e nt   m o de l s   s uc h   a s   H i s t o gr a m   E qua l i z a t i o n  (H E ),   D CP   a n d   w i t h   e dge   d e t e c t i o n   m e t h o ds   i . e .   S o b e l ,   P r e w i t t .         2.   R ES EA R C H   M ET H O D   T h e   pri m a r y   g o a l   of   t h i s   w o r k  i s   t o   f i n d  t h e   a c c ura t e   e dge s   f r o m   t h e   unde r w a t e r   i m a ge .   A s   a   pr e p r o c e s s i n g  s t e p,   w e   f i r s t   r e duc e d  t h e   do m i n a nt   c o l o r s ,   fo l l ow e d   by   c o n t r a s t   e nh a n c e m e n t   us i n g  t h e   L *A *B  c o l o r   m o de l .   F i na l l y ,   w e   a ppl i e d  a   t hr e s h o l d - b a s e d  c a nn y   e dge   de t e c t i o n   a l go r i t hm   t o   f i n d  t h e   b e t t e r  e dge s .       2. 1 .      C o l o r   C o r r e c t i o n   O b j e c t s   pr e s e n t   i n   a n   i m a ge   a r e   uni que   i n   t h e   s ub m e r ge d  e nv i r o nm e nt   due   t o   t h e   po o r   i l l um i n a t i o n  a ga i n s t   t h e   i m a ge   c a p t u r e d  i n   t h e   n o rm a l   e n v i r o n m e n t .   T h e   k e y   r e a s o n   i s   t ha t   s e a w a t e r   a b s t r a c t l y   di ff e r s   f r o m   i t s   w a v e l e n gt h   o f   t h e   l i g ht .   A ddi t i o n a l l y ,   uni que   s us pe n de d  pa r t i c l e s   e xi s t   i n   t h e   w a t e r ,   di m i ni s h   t h e   ge n e ra l   qua l i t y   a n d  n a t u r e   s ub m e r ge d  i m a ge   [18].   W e   p r o po s e d  a   c o l o r   c o r r e c t i o n   a l go ri t hm ,   w h i c h   p r o duc e s   t h e   i m a ge   s h o ul d  l o o k  l i ke   a   na t u ra l   i m a ge   (S e e   A l go r i t hm   1) .   T h e   i n pu t   f o r   t h i s   a l go ri t hm   i s   a n   und e r w at e r   i m age ,   I RG B   a nd  t h e   pe r c e nt a ge ,   p.   W e   s pl i t   t h e   i nput   i m a ge   i nt o   t hr e e   s e pa ra t e   c ha nn e l s   i . e .   I R ,   I G ,   I B,   s i n c e  f r o m   ( 4)   a n d   (5)             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   1 ,  A p r i l   20 20  :     41   -   48   44       F i gu r e   2 .   F l o w   of   t h e   p r o po s e d  m e t h o d       A l go r i th m   1:  C o l o r   C o r r e c t i o n   In p ut :   U n de r w a t e r  I m a ge   I RG B,   P e r c e nt a ge   (p)   O ut put :   Co l o r  c o rr e c t e d  i m a ge   (CI RG B )   1:   R e a d  I RG B ,   p   2:   i f   c ha nn e l s   (I RG B )    3   & &   0≤p≤ 100   3:           Co m put e   H P     p/ 20 0   4:           I R ,   I G ,   I B      s p l i t   (I RG B )  / /   I RG B  =  {I R       I G       I B }   5:       f o r   e a c h  I R ,   I G ,   a n d   I B      6:                   H ,   W     s h a pe   (I R )   7:                   c a l c ul a t e   V S     H   *W     8:                   I F     r e s h a pe   I R   o f   V S   s i z e       / /   2 - d i m e n s i na l   m a t r i x   9:                   l o w     m i n  ( r o w   (I F ),   c o l um n  (I F ))   & &   h i g h    m a x   ( r o w   (I F ),   c o l um n  (I F ))   10:               T hr e s h o l d   (I R );   l o w   ≤  I F ≤  hi g h     11:                 I R     N o rm a l i z e   (I R )   12:                 r e pe a t   s t e p   6 - 11   f o r   I G ,   a nd  I B      13:     e n d  f o r   14:         CI RG B     m e rge   (I R ,   I G       I B )   / /   {I R       I G       I B }   =   CI RG B   15:   e n d   i f     I RG B  =  ⋃                       (4)     ⋂                      =      (5)     F o r   e a c h   c h a nn e l ,   w e   c o m put e   t h e   v e c t o r   s i z e   a s   t h e   p r o duc t   of  t h e   h e i g ht   a n d  w i dt h   o f   t h e   t w o - di m e n s i o na l   m a t ri x  a s   i n   s t e p  7.   N o w ,   r e s ha pe   t h e   r e d   c ha nne l   i n t o   t h e   s i z e   o f   V S   a n d  f i n d   t h e   m i ni m u m   a n d   m a x i m u m   v a l ue   i n  e a c h   I F   a s   s h o w n   i n   s t e p  9  i n   t h e   a l go r i t h m .   L a t e r,   t h e   t hr e s h o l d i n g  a n d  n o rm a l i z a t i o n   a r e   pe r f o r m e d  (s t e p  10,   s t e p  11).   W e   r e pe a t   t h e   s a m e   p r o c e s s   t o   I G   a n d  I B   a n d  f i na l l y   m e r ge   t h e   c ha nn e l s   b a c k  a s   s h o w n   i n   s t e p  14.   W e   h a v e   t a ke n   t w o   s a m pl e   un de r w a t e r   i m a ge s   F i gur e   3( a )   a n d  F i gu r e   3 ( c )   a n d  t h e   r e s ul t   i s   s h o w n   i n  F i g u r e   3 ( b )   a nd  F i gu r e   3 ( d ) .       In p ut   Im a ge     (a )   Co l o r   Co rr e c t e d  R e s ul t   (b )     (c )     (d)     F i gu r e   3 .   Co l o r  c o rr e c t i o n  o f   di ff e r e n t   i m a ge s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       A n  e dg e   d e t e c t i o n  m e c ha ni s m   us i ng   L *A * B   Col or - bas e d   c o n t r as t   e nhan c e m e nt   f or …   ( M  Sud hak ar a )   45   2. 2 .      C o n tr as t  En h an c e m e n t   T h e   s e c o n d  s t e p   i n   o ur   w o r k  i s ,   i n c r e a s i n g  t h e   c o n t ra s t   o f   t he   c o l o r - c o r r e c t e d  i m a ge .   T o   a c c o m pl i s h   t h i s   t a s k,   w e   us e d  t h e   L *A *B   m o de l ,   i n s t e a d   o f   i n c r e a s i n g   t h e   c o n t ra s t   i n   t h e   R G B   m o de l .   I n   ge n e ra l ,     c o l o r   i m a ge s   c o n t a i n   m o r e   a c c ura t e   i n f o r m a t i o n   ra t h e r   t ha n   g ra y s c a l e   i m a ge s .   I n   a ddi t i o n   t o   L *A *B   a n d  R G B   c o l o r   m o de l s ,   t h e r e   e xi s t   a   f e w   o t h e r   c o l o r   m o de l s   i nc l ude   CM Y K   a n d   Y - Cb - C r .   I n   t h e   L *A *B   c o l o r   m o de l ,   t h e   di f f e r e n c e s   i n   t h e   c o l o r   w h i c h   w e   s e e   c o r r e s po n ds   t o   t h e   di s t a n c e s   w h e n   m e a s u r e d   c o l o r i m e t ri c a l l y .   H i s t o gr a m   e qu a l i z a t i o n   u n p r e d i c t a b l y   i n c r e a s e s   t h e   c o n t ra s t   i n   t h e   i m a ge   a s   a   c o n s e que n c e ,   i f   a n   i m a ge   c o n t a i n s   h uge   n o i s e ,   t h e n   n o i s e   a l s o   ge t s   i m p r o v e d.   In   A da pt i v e   H i s t o gr a m   E qu a l i z a t i o n ,     t h e   r e gi o n s   a r e   e nh a n c e d  i n   a   r e l a t i v e l y   s m a l l   ra n ge .   T o   r e duc e   t h e   e nh a n c e m e n t   i n   t h e   n o i s e   w e   c a n   ut i l i z e   t h e   CL A H E   a s   a n   e xt e n s i o n   fo r   A H E .   T h e   i m a ge ,   w h i c h   i s   ob t a i n e d  a f t e r   t h e   c o l o r   c o rr e c t i o n   w i l l   b e   gi ve n   a s   i n put   t o   t h e   c o n t r a s t   e nha n c e m e nt   a l go ri t hm   [20 ].   F i r s t ,   w e   ha v e   c o n v e r t e d  t h e   i m a ge   i nt o   i t s   L *A *B   c o l o r   s pa c e   a nd  t h e   c h a nn e l s   a r e   de c o m po s e d  s e pa ra t e l y .   W e   o m i t t e d  t h e   c h a nn e l   A   a n d  B   c ha nn e l s ,   w h i c h   ha s   l e s s   i m p a c t   a n d  CL A H E   i s   a pp l i e d  o n   t h e   l i g h t n e s s   c h a nn e l .   T he   e nh a n c e d  r e s ul t   o f   c h a nn e l   „L ‟  i s   n o w   m e rge d  w i t h   A   a n d  B   c h a nn e l ,   t o   ge t   t h e   f i n a l   r e s ul t   a n d  i s   c o n v e r t e d  b a c k  t o   t h e   RG B  c o l o r   s pa c e .  W e   h a v e   t a ke n   di f fe r e nt   u nde r w a t e r   i m a ge s   a pp l i e d  o u r   m e t h o do l o g y   t o   i n c r e a s e   t h e   c o nt r a s t   i n  t h e   i n pu t   i m a ge   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   4.   W e   c o m b i n e d  t h e   c o n t r a s t   e nha n c e m e n t   a n d  e dg e   de t e c t i o n   a l go ri t hm s   t o ge t h e r  i n   A l go r i t hm   2 .  S t e p  1  t o  S t e p  7  of  A l go r i t hm   2  de s c r i b e s   t h e   c o n t r a s t   e nh a n c e m e nt .   T h e   i nput   f o r   A l go r i t hm   2  i s   CI RG B  a n d   c o n v e r t e d  i n t o   I LAB .   N ow   t h e   i m a ge   i s   s pl i t   i nt o   t hr e e   s e pa r a t e   c h a nn e l s   i . e .   I L ,   I A ,   a n d  I B.   T h e   pa t c h   s i z e   i s   8  X   8  a nd  t h e   c l i p  l i m i t   w a s   t a ke n   3. 0.   N o w   w e   a ppl i e d  CL A H E   o n   L i ght n e s s   c h a nn e l   a n d  t h e   r e s ul t   o f  t h i s   i s   m e r ge d   w i t h   I A ,   I B  a n d   t h e   o ut pu t   i m a ge   i s   s t o r e d  i n  O RG B.         In p ut   Im a ge   E nh a n c e d  I m a ge     ( a )     ( b )     ( c )     ( d )     ( e )     ( f )     F i gu r e   4 .   Co n t ra s t   e nha n c e m e nt   us i n g   L *A *B   m o de l       2. 3 .      Ed g e   D e t e c t i o n   E dge   di s c o ve r y   i n   a n   i m a ge   i s   a   c ri t i c a l   s t e p  f o r   s o m e   i m pe ra t i v e   a ppl i c a t i o n s ,   f o r   e xa m p l e ,   m a c hi n e   v i s i o n ,   o bj e c t   de t e c t i o n .   A c c o r di ng  t o   t h e   e xi s t i n g  s t ud i e s ,   t h e r e   a r e   s e v e r a l   e dge   de t e c t i o n   a l go r i t hm s   c a t e go r i z e d   a s   g ra d i e nt - b a s e d,   t e m pl a t e   m a t c hi n g ,   a n d   pa ra m e t ri c ,   e t c .   a r e   ha v i n g   s e v e r a l   i s s ue s   i n  t h e   de t e c t i o n   o f   e dge s   f o r   un de r w a t e r  i m a ge   [23 ].   W e   c a n   u t i l i z e   t h e   e dge   de t e c t i o n   r e s ul t s   i n   s e v e r a l   a ut o m a t i c   fo r e gr o u n d  e xt r a c t i o n   a ppl i c a t i o n s   [24,   2 5],   b ut   s t i l l ,   i t   i s   a   c ha l l e n g i n g  i s s ue   t o   de t e c t   t h e   e ff i c i e n t   e dge s   fo r   a ppl i c a t i o n s   s uc h   a s   o c e a n   a n d  o c e a n o g r a p h y .   L ow   E rr o r   R a t e ,   G o o d  L oc a l i z a t i o n ,   m i ni m a l   r e s po n s e   a r e   t h e   t hr e e   i m po rt a nt   c r i t e ri a   o f   t h e   o pt i m a l   c a nn y   e dge   de t e c t i on   a l go r i t h m .   T h e   s t e ps   8 - 12  de s c ri b e   t h e   c a nn y   e dge   de t e c t i o n   pr o c e s s .   T h e   a l go r i t hm   i s   a l m o s t   s i m i l a r   t o   t h e   c a nn y   e dg e   de t e c t i o n   a l go r i t h m ,   e xc e pt   t h e   m a n u a l   t hr e s h o l d.   I n   t h i s ,   w e   de t e c t   t h e   n um b e r  o f   e dge s   b a s e d  o n   a   pa ra m e t e r.   If   w e   i n c r e a s e   t h e   p a r a m e t e r ,   w e   ge t   m o r e   e dge s ,   i . e .   ove r   e dge   d e t e c t i o n   r e s ul t s ,   i f   w e   de c r e a s e   t h e   pa r a m e t e r   t h e n   w e   g e t   fe w e r   e dge s   i . e .   unde r  e dge   de t e c t i o n   r e s ul t .   T h e   n u m b e r   o f   a c c ur a t e   e dge s   a l s o   de pe n ds   upo n  t hi s   p a r a m e t e r.   T h e   i m a ge   w i l l   b e   s m oo t h e d  us i n g   a   7x7   G a us s i a n  f i l t e r   t o   de c r e a s e   n o i s e .   T h e   G a us s i a n  f un c t i o n  o f   a   1 - D   s i g na l   i s     s h o w n   i n  (6) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   1 ,  A p r i l   20 20  :     41   -   48   46   A l go r i th m   2:  Ed ge   D e t e c t i o n   u s i n g  C LA H E  w i th   L*A * B  M o d e l   In p ut :   CI RG B  (Co l o r  Co rr e c t e d  I nput   Im a ge )   O ut put :   E R B      (B i n a r y   E dge   de t e c t i o n   R e s ul t   o f   I n put   i m a ge )   1:   R e a d  t h e   c u rr e nt   i m a ge   i . e .   CI RG B      2:   I L A B       CI RG B     3:   I L ,   I A ,   I B      s p l i t   ( I LAB )   4:     i ni t i a l i z e   c l i p_L i m i t     3 . 0   & &   G ri d_S i z e     8   X   8   5:   I CL     CL A H E   (I L )   6:   I OUT      m e rge   (I CL ,   I  A ,   I   B )  / /   { I CL       I A       I B }   =   I OUT   7:     O RG B     I OUT    8:   O S     S m o o t h   (O RG B ,   K 7 )     9:   Co m pu t e   M a g n i t ude     √                    & &   D i r e c t i o n       Tan - 1                 10:   O S     N o n -   m a xi m u m   s upp r e s s i o n  (O S )   11:     O T S     T hr e s h o l d  (O S ,   H ,   L )    12:       E R B     F i l t e r  (O T S ,   H T )      G (x)  =     √                          (6)     O n c e   t h e   i m a ge   i s   f i l t e r e d,   t h e   m a g n i t ude   a n d  o r i e nt a t i o n   o f   t h e   gra di e n t s   a r e   c a l c ul a t e d  a s   s h o w n   i n  s t e p  9.   T o   r e m o v e   t h e   f a l s e   r e s po n s e s ,   n o n - m a xi m u m   s up pr e s s i o n  i s   pe r f o r m e d  i n   s t e p  10 .   F i na l l y ,   w e a k   e dge s   a r e   r e m o v e d  by   h y s t e r e s i s   t hr e s h o l di n g .   F i g u r e   5 ( d )   s h o w s   a n   e xa m pl e   o f   a n   e dge   de t e c t i o n   r e s u l t   f o r   t h e   i n put   i m a ge   F i gu r e   5 ( a ),   w e   a l s o   h a v e   s h o w n   t h e   c o l o r   c o r r e c t e d  a n d  CL A H E   o ut put   i n   F i gu r e   5( b )   a n d   F i gu r e   5 ( c ) .          (a )     (b )     (c )     (d)     F i gu r e   5 .   R e s ul t   o f   e dge   de t e c t i o n .   a )   i nput   i m a ge ,   b )  c o l o r   c o r r e c t e d  i m a ge ,   c )  c o n t ra s t e d  i m a ge ,     d)  e dge   de t e c t i o n  r e s ul t       3.   R ES U LTS   &   DISCUSSIO N   In  t hi s   s e c t i o n ,   w e   pr e s e n t e d  t h e   e xpe ri m e n t a l   s t udy   a l o ng  w i t h  t h e   q ua l i t a t i v e   a nd  qu a n t i t a t i v e   c o m pa ri s o n .   T o   c o m pa r e   t h e   e dge   de t e c t i o n   qu a l i t a t i v e l y ,   w e   h a v e   t a ke n   o n e   u n de r w a t e r  i m a ge   a n d  c o m pa r e d  o u r   r e s ul t   w i t h   t h e   o t h e r  e dge   de t e c t i o n  a l go r i t hm s .   F i gu r e   6( a )   i s   t h e   i nput   u n de r w a t e r  i m a ge .     If   w e   a ppl y   t h e   c a nn y   e dge   de t e c t i o n   a l go ri t hm   w i t h o ut   a pp l y i n g  a n y   f i l t e r ,   w e   i de n t i f i e d   t h e   e dge s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6(b )   F o r   t h e   s a m e   i n pu t ,   w e   a ppl i e d  t h e   S o b e l   e dge   de t e c t i o n   a l go ri t hm   a n d   o b s e r v e d   t h e   r e s ul t   (F i gu r e   6( c ) ).   L a t e r,   w e   i n c r e a s e d  t h e   c o n t r a s t   o f   t h e   i n pu t   i m a ge   us i ng  H E ,   D CP   a nd  t h e n   a ppl i e d  t h e   c a nn y   e dge   de t e c t i o n .   F i gu r e   6 ( d ) ,   F i gu r e   6( e )   a r e   t h e   r e s ul t s   of   t h e s e   m e t h o ds .   F i gu r e   6 ( f )   i s   t h e   o ut c o m e   of   o ur   pr o po s e d  w o r k  a n d  i de nt i f i e d  b e t t e r   e dge s   c o m pa r e d  t o   t h e   o t h e r   a l go ri t hm s .   I n   o u r   o bj e c t i v e   c o m pa r i s o n,     w e   c o n s i de r e d  3  m e a s u r e s   i . e .   E n t r o py ,   M S E ,   a n d  P S N R .   E n t r o py   o r   A v e r a ge   I n f o r m a t i o n   Co n t e nt   (A IC)   c o m put e s   t h e   t o t a l   i n f o r m a t i o n   i n  t h e   i m a ge   a n d   t hi s   v a l ue   s ho ul d  b e   h i g h e r   f o r   a   b e t t e r   c a s e   [22] .   A IC   c a n   b e   c o m put e d  f r o m   0   (7)     A IC  =   -   ∑   (   )                 (   )               (7)     W e   c o m put e d  t h e   e n t r o py   fo r   n u m e r o us   i m a ge s   a n d  f o ur   o f   t h e m   a r e   p r e s e n t e d  i n   T a b l e   1.   W e   ha v e   c o m put e d  t h e   M e a n   S qu a r e   E rr o r   (M S E )  a nd  P e a k  S i g na l   N o i s e   r a t i o   (P S N R )  a n d  c o m pa r e d  t h e   r e s ul t s   w i t h  H E   a n d  D CP   m e t h o ds   (S e e   T a b l e   2).   T h e   M e a n   S qu a r e   E rr o r   c a n   b e   c o m put e d  a s   s h o w n   i n.   (8) .   T h e   v a l ue   o f  t h e   M S E   s h o ul d  b e   a l w a y s   m i ni m um   a nd  P S N R   s h o ul d  b e   m a xi m um   f o r   t h e   b e t t e r   r e s u l t s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       A n  e dg e   d e t e c t i o n  m e c ha ni s m   us i ng   L *A * B   Col or - bas e d   c o n t r as t   e nhan c e m e nt   f or …   ( M  Sud hak ar a )   47   M S E   =           ∑ ∑     (       )     (       )                               (8)         ( a )     ( b )     ( c )     ( d )     ( e )     ( f )     F i gu r e   6 .   Co m p a r i s o n  R e s ul t .   a )   I n p ut   i m a ge ,   b )  C a nn y   E dge   D e t e c t i o n   R e s ul t ,   c )  S o b e l   O pe r a t o r   R e s ul t ,     d)   C a nn y   E dg e   D e t e c t i o n   A f t e r  a ppl y i n g   H E .   e )   Ca nn y   E dge   D e t e c t i o n   a f t e r  a ppl y i n g   D CP ,   f )   O u r   r e s u l t       T a b l e   1 .   Co m p a r i s o n  o f   E n t r o py   f o r   V a r i o us   U n de r w a t e r  I m a ge s   Im a g e / M e t h o d   O ri g i n a l   HE   D CP   P ro p o s e d   Ba l i 2   6 . 9 3 7 8 4   7 . 6 1 5 2 5   7 . 0 0 4 2 5   7 . 7 1 1 0 5   A n c u t i 1   6 . 7 4 0 4   6 . 6 9 1 6 9   6 . 6 4 6 6 5   7 . 7 6 8 7 1   t u rb i n e   7 . 0 3 6 8 4   6 . 9 8 5 2 0   6 . 8 8 7 5 2   7 . 6 4 6 3 1   A n c u t i 8   6 . 2 8 1 4 2   6 . 2 3 5 9 8   6 . 6 4 6 6 5   7 . 6 9 0 4         T a b l e   2 .   Co m p a r i s o n  o f   M S E ,   P S N R   f o r   V a ri o us   U n de r w a t e r  Im a ge s   Im a g e / M e t h o d   HE   D CP   O u r  Re s u l t   M S E   P S N R   M S E   P S N R   M S E   P S N R   Ba l i 2   9 2 2 5 . 6 0   8 . 4 8   3 9 7 1 . 1 5   1 2 . 1 4   1 1 9 9 . 9 9   1 7 . 3 3   A n c u t i 1   4 0 7 3 . 5 3   1 2 . 0 3   2 9 2 7 . 9 6   1 3 . 4 6   3 7 9 7 . 5 3   1 2 . 0 3   T u rb i n e   4 0 0 6 . 6 7   1 2 . 1 0   5 7 8 0 . 3 1   1 0 . 5 1 1   1 0 1 8 . 0 0   1 8 . 0 5   A n c u t i 8   7 2 1 1 . 1 6   9 . 5 5   4 4 9 6 . 6 7   1 1 . 6 0   2 4 9 3 . 3 6   1 4 . 1 6       4.   C O N C LU S I O N   In  t hi s   w o r k,   w e   pr o po s e d  a   n e w   m e c h a n i s m   t o   de t e c t   t h e   e d ge s ,   ra t h e r   t ha n   us i ng  c o n v e n t i o n a l   e dge   de t e c t i o n   a l go r i t hm s .   W e   a ppl i e d  a   p r e p r o c e s s i n g  m e c h a ni s m   t o   ge t   i m p r o v e d  e dge   d e t e c t i o n   r e s ul t s .   A s   a   f i r s t   s t e p ,   w e   h a v e   r e m o v e d  t h e   do m i na nt   c o l o r s   e xi s t   i n  t h e   i m a ge   s o   t ha t   w e   c a n   ge t   t h e   i m a ge   a l m o s t   s i m i l a r   f e a t u r e s   t o   e xi s t   i n   t h e   t e rr e s t ri a l   i m a ge .   I n s t e a d  o f   a ppl y i n g  t h e   CL A H E   a l go r i t hm   t o   t h e   R G B  c h a nn e l s ,   a pp l y i n g  t h e   l i g ht n e s s   c ha nn e l   i n   t h e   L *A *B   c o l o r   m o de l   w i l l   a v o i d  a n   i n c r e a s e   i n   t h e   n o i s e   i n  o t h e r   c h a nn e l s .   It   i s   po s s i b l e   by   s pl i t t i ng  t h e   c h a nn e l s   a nd   m e r gi ng  i t   b a c k  a f t e r   a ppl y i n g  CL A H E   t o   t h e   c h a nn e l   “ L ” .   A f t e r   c o n v e rt i n g  t h e   L *A *B   c o l o r   i m a ge   t o   RG B ,   a   m a n u a l   t hr e s h o l d  c a nn y   a ppl i e d  t o   de t e c t   e dge s .   W e   t oo k  P r e w i t t ,   S o b e l ,   i n t o   a c c o un t   f o r   c o m pa ri s o n   a n d  o b t a i n e d  b e t t e r   r e s ul t s .   A l t h o ug h   o u r   m e t h o d  i s   gi v i ng  e xc e l l e n t   r e s ul t s   t o   de t e c t   t h e   s h a pe   o f   t h e   obj e c t ,   t h e r e   i s   a   s m a l l   a m o u n t   o f   n o i s e   s t i l l   e xi s t s .   E l i m i na t i n g  t h e   n o i s e   f r o m   t h e   e dge   d e t e c t i o n   r e s ul t   a nd  a ppl y i n g  t hi s   m e t h o d  t o   de e p  n e t w o r ks   fo r   a ut o m a t i o n   i s   c o n s i de r e d  a s   o ur  f ut u r e   w o r k.       R EF ER EN C ES   [ 1]   J .   K i m ,   W .   J a ng ,   a nd  e t   a l .   J .   S i m ,   “ O pt i m i z e d   c o nt r a s t   e nh a nc e m e nt   f o r   r e a l - t i m e   i m a g e   a nd   v i de o   de ha z i ng , ”   J our nal   o f   V i s ua l   C om m uni c a t i o n  and   I m a ge   R e pr e s e nt a t i o n ,   v o l .   2 4,   pp .   410 - 425 ,   201 3.     [ 2]   Y a n - T s ung   P e ng   a nd  P a m e l a   C .   C o s m a n ,   “ U nd e r w a t e r   I m a g e   R e s t o r a t i o n  B a s e d  o n  I m a g e   B l ur r i ne s s   a nd  L i g ht   A bs o r pt i o n”   i n   I E E E   T r an s ac t i ons   on   I m age   P r oc e s s i ng .   V o l .   26 ,   N o .   4,   A pr i l   201 7.     [ 3]   L e e ,   M a n he e   &   S h i n,   S o o .   ( 201 8) .   “ M o d i f i e d  P i xe l s   B a s e d  F a s t   M e d i a n  F i l t e r   i n  I m pul s e   N o i s e   E nv i r o nm e nt s “ .   I ndo ne s i an  J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng  an d  C om put e r   S c i e nc e   ( I J E E C S) .   9 .   73 1.   10. 1 1591 / i j e e c s . v 9. i 3 . pp 731 - 741 .     [ 4]   S e ng   G a n,   H o ng   &   A l - J e f r i   A db  S a l a m ,   B a kht i a r   &   S y a f i qa h,   A i da   &   R a m l e e ,   M uha m m a d  H a ni f   &   M a ha n i   W a n   M a hm u d,   W a n  &   Y e ng   S e ng ,   L e e   &   S a y ut i ,   K h a i r i l   &   T a r m i z i   M u s a ,   A hm a d .   ( 2 019 ) .   “ L oc a l   m e a n  b a s e d  a d a p t i v e   t hr e s ho l d i ng   t o   c l a s s i f y   t he   c a r t i l a g e   a nd   ba c kg r o und  s upe r p i xe l s “ .   I ndo ne s i an   J our n al   o f   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng   and  C om pu t e r   S c i e nc e   ( I J E E C S) .   15 .   211 .   10 . 115 91 / i j e e c s . v 15. i 1 . p p211 - 220 .     [ 5]   A bdul   R a hi m   e t . a l .   ( 2 018 ) .   “ E dg e   e nha nc e m e nt   o f   I B P   r e c o n s t r uc t i o n  by   us i ng   s ha r p  i nf i ni t e   s y m m e t r i c a l   e xpo ne n t i a l   f i l t e r “ .   10 . 115 91/ i j e e c s . v 14. i 1 . pp .   258 - 266 .     [ 6]   F a t t a l   R .   “ S i ng l e   i m a g e   de ha z i ng “ .  A C M   T r an s a c t i on s   o n  G r aph i c s ,   27 ( 3) :   72 ,   2008 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   1 ,  A p r i l   20 20  :     41   -   48   48   [ 7]   H e   K ,   S un  J ,   T a ng   X .   “ S i ng l e   i m a g e   ha z e   r e m o v a l   us i ng   da r k  c ha nne l   p r i o r “ .  I E E E   T r ans ac t i o ns   on  P at t e r n   A nal y s i s   and   M ac hi ne   I n t e l l i ge nc e ,   33 ( 12 ) :   2341 - 2353 ,   201 1.     [ 8]   H . Y .   Y a ng ,   P . Y .   C h e n,   C . C .   H ua ng ,   Y . Z .   Z hua ng ,   a n d  Y . H .   S hi a n ,   “ L o w   c om pl e x i t y   unde r w a t e r   i m a g e   e nha nc e m e nt   ba s e d   o n  d a r k  c ha n ne l   pr i o r , ”   i n  I B I C A ,   pp .   17 - 20 ,   20 11.     [ 9]   J .   Y .   C h i a ng   a nd  Y .   C .   C he n,   “ U nd e r w a t e r   i m a g e   e nh a nc e m e n t   by   w a v e l e ng t h  c o m pe ns a t i o n  a nd  de h a z i ng , ”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   I m age   P r oc e s s i n g ,   v o l .   21 ,   pp .   1756 - 17 69 ,   2 012 .     [ 10]   C .   A nc ut i ,   C .   O .   A nc ut i ,   T .   H a be r ,   a nd  P .   B e ka e r t ,   “ E nhan c i ng   unde r w at e r   i m age s   and  v i de os   b y   f u s i o n , ”   i n   P r o c e s s i ng   o f   I E E E   C o nf e r e nc e   o n  C o m put e r   V i s i o n  a nd   P a t t e r n  R e c og ni t i o n,   201 2,   pp .   81 - 88 .     [ 11]   A .   G a l dr a n,   D .   P a r do   a nd   A .   A l v a r e z - G i l a ,   “ A ut o m a t i c   r e d - c ha n ne l   un de r w a t e r   i m a g e   r e s t o r a t i o n, ”   J ou r na l   of   V i s u al   C om m un i c at i on   an d  I m age   R e pr e s e nt at i on ,   v o l .   26 ,   pp .   132 – 145,   2 015 .     [ 12]   T a ng   K ,   Y a ng   J ,   W a ng   J .   “ I nv e s t i ga t i ng  H az e - R e l e v an t   F e at ur e s   i n  a  L e ar n i n g  F r am e w or k   f or   I m a ge   D e haz i n g ” .   I n  I E E E   C o nf e r e nc e   o n  C o m put e r   V i s i o n  a nd   P a t t e r n   R e c o g ni t i o n,   2014 .     [ 13]   X . W .   Z ha o ,   T .   J i n ,   a nd  S .   Q u ,   “ D e r i v i ng   i nhe r e n t   o pt i c a l   p r o pe r t i e s   f r o m   ba c k g r o und  c o l o r   a nd  unde r w a t e r   i m a g e   e nha nc e m e nt , ”   O c e an   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   94 ,   pp .   163 – 172 ,   2015 .   [ 14]   P e t i t   F ,   C a p e l l e - L a i z e   A ,   C a r r e   P .   “ U nde r w at e r   i m age   e nhanc e m e nt   by   a t t e nuat i on  i n v e r s i on  w i t h   quat e r n i on s [ C ] / / A c ous t i c s ,   Spe e c h  and  Si gna l   P r oc e s s i ng ” ,   200 9.   I C A S S P   2009.   I E E E   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n.   I E E E ,   20 09:   1177 - 118 0.     [ 15]   S c he c hne r   Y ,   A v e r buc h  Y .   “ R e g ul a r i z e d  i m a g e   r e c o v e r y   i n  s c a t t e r i ng   m e di a ” .   P at t e r n  A na l y s i s   a nd  M ac h i ne   I nt e l l i ge nc e ,   I E E E   T r ans a c t i on s   o n,   2007 ,   29 ( 9) :   165 5 - 1660 .     [ 16]   W .   Z hu,   Y .   R .   X u ,   Z .   B .   Q i n,   " U nd e r w a t e r   i m a g e   s e g m e nt a t i o n  ba s e d  o n  pa r t i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o n  a nd  f uz z y   pa r t i t i o n   e n t r o py , "   O pt i c a l   T e c h ni q ue ,   2 007 ,   v o l .   33 ,   pp . 754 - 7 58.     [ 17]   Y .   H e ,   B .   Z he ng ,   Y .   D i ng   a nd  H .   Y a ng ,   " U nde r w a t e r   i m a g e   e dg e   de t e c t i o n  ba s e d  o n  K - m e a ns   a l g o r i t hm , "   201 4   O c e ans - S t .   J ohn' s ,   S t .   J o hn' s ,   N L ,   2014 ,   pp .   1 - 4.     [ 18]   R .   S a t hy a   e t . a l .   “ U nde r w at e r   I m age   E nhan c e m e nt   by   D a r k   C han ne l   P r i or ”   i n   I E E E   C o nf e r e nc e   p ubl i c a t i o ns ,   2 015 .     [ 19]   A .   K um a r ,   R .   S i nh a ,   V .   B ha t t a c he r j e e ,   D a y a   S ha nka r   V e r m a   a n d   S .   S i ng h,   " M ode l i ng  u s i n g  K - m e ans   c l us t e r i ng   al go r i t hm , "  2 012  1 s t   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  R e c e nt   A dv a nc e s   i n  I nf o r m a t i o n  T e c hno l o gy   ( R A I T ) ,   D ha nba d ,   2012 ,   pp.   5 54 - 558 .     [ 20]   H .   L i do ng ,   Z .   W e i ,   W .   J un  a nd  S .   Z e b i n ,   " C o m bi na t i o n  o f   c o nt r a s t   l i m i t e d  a d a p t i v e   h i s t o g r a m   e qua l i s a t i o n  a nd   di s c r e t e   w a v e l e t   t r a ns f o r m   f o r   i m a g e   e n ha nc e m e nt , "   i n   I E T   I m age   P r oc e s s i ng ,   v o l .   9 ,   no .   1 0,   pp .   908 - 91 5,   10   2 015 .     [ 21]   B i n  P a r s u s a h ,   M u j i a r t o   e t . a l .   ( 2019 ) .   “ C o l o r e d  o bj e c t   de t e c t i o n  us i ng   5  dof   r o b o t   a r m   ba s e d  a da p t i v e   ne ur o - f uz z y  m e t ho d” .   I ndo ne s i an   J o ur n al   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   and   C om pu t e r   S c i e nc e   ( I J E E C S) .   13.   29 3 - 299 .   10. 1 1591 / i j e e c s . v 13 . i 1 . p p293 - 29 9.     [ 22]   G o nz a l e z ,   R a f a e l   C . ,   R i c ha r d  E .   W o o ds ,   a nd  S t e v e n  L .   E dd i n s .   " D i g i t a l   i m a g e   p r o c e s s i ng   us i ng   M A T L A B . "   U ppe r   Sadd l e   R i v e r ,   N J   J e ns e n:   P r e n t i c e   H a l l ,   ( 20 04) .     [ 23]   P .   M e l i n,   C .   I .   G o nz a l e z ,   J .   R .   C a s t r o ,   O .   M e n do z a   a nd  O .   C a s t i l l o ,   " E dg e - D e t e c t i o n  M e t ho d  f o r   I m a g e   P r o c e s s i ng   B a s e d   o n  G e n e r a l i z e d  T y pe - 2  F uz z y   L o g i c , "   i n  I E E E   T r ans ac t i o ns   on  F uz z y   S y s t e m s ,   v o l .   22 ,   no .   6,   pp .   1515 - 15 25 ,   D e c .   20 14 .     [ 24]   L a hr a i c hi ,   M o ha m m e d  &   H o us ni ,   K ha l i d  &   M b a r k i ,   S a m i r .   ( 201 9) .   “ A ut o m a t i c   f o r e g r o und  de t e c t i o n  ba s e d  o n  K D E   a nd   bi na r y   c l a s s i f i c a t i o n” .   I n done s i an  J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n g  an d  C om put e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) .   15 .   517 - 526 .   10. 1159 1/ i j e e c s . v 15. i 1. pp51 7 - 526 .     [ 25]   S udha ka r ,   M ,   &   M   J a na k i   M e e na .   " A   no v e l   m e t ho d  t o   de t e c t   f o r e g r o un d  r e g i o n  u s i ng   m o r pho l o g i c a l   o pe r a t i o ns   w i t h  bl o c k - ba s e d  e nha nc e m e nt   f o r   und e r w a t e r   i m a g e s . "   I nt e r na t i o na l   J ou r na l   o f   E ng i ne e r i ng  &   T e c hnol ogy   [ O nl i ne ] ,   7 . 3   ( 201 8) :   1751 - 17 56.         B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         M r .   M   S udh a ka r ,   C u r r e nt l y   w o r ki ng   a s   R e s e a r c h  A s s o c i a t e   a t   V e l l o r e   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy ,   C he nna i   C a m pu s .   H e   f i ni s he d  m a s t e r ‟ s   de g r e e   i n  t he   s t r e a m   of   C o m put e r   S c i e nc e   a nd   E ng i ne e r i ng   i n  t he   y e a r   of   2012  f r om   J N T U   U ni v e r s i t y ,   A na nt a p ur .     H e   f i n i s h e d  g r a dua t i o n  f r o m   t h e   s a m e   u ni v e r s i t y   i n  t he   y e a r   o f   2010.   H e   h a s   4  y e a r s   o f   t e a c hi ng   e xpe r i e nc e   a s   A s s i s t a nt   P r o f e s s o r   i n  r e put e d  e ng i ne e r i ng   c o l l e g e s   i n  A ndhr a   P r a de s h,   I ndi a .   H e   s t a r t e d  hi s   r e s e a r c h  c a r e e r   i n   201 5  i n  t he   s c ho o l   o f   C o m put i ng   S c i e nc e   a n d  E ng i n e e r i ng   a t   V I T   C he nna i   C a m p us .   H e   pub l i s h e d  s e v e r a l   U G C   a nd  S c o pus   I nde xe d  j o ur na l s .   H i s   r e s e a r c h  i nt e r e s t s   i nc l ude   I m a g e   A na l y t i c s ,   I m a g e   P r o c e s s i ng   a nd   D e e p   L e a r ni ng   i n  c o m put e r   v i s i o n.     M .   J a n a ki   M e e na   i s   c ur r e n t l y   w o r ki ng   a s   a   pr o f e s s o r   i n  V I T   C he nna i .   S he   ha s   c o m pe t e d  by   he r   g r a dua t i o n  f r o m   M a no nm a ni um   S un da r na r   U ni v e r s i t y ,   po s t - g r a dua t i o n  f r o m   M a dur a i   K a m a r a j   U ni v e r s i t y   a nd  a   do c t o r a t e   f r o m   A nna   U ni v e r s i t y .   S he   ha s   g o t   a   t o t a l   t e a c hi ng   e xpe r i e nc e   f o r   19   y e a r s   f r o m   t o p  e ng i ne e r i ng   i ns t i t u t i o ns   i n  T a m i l n a du .   H e r   r e s e a r c h  i nt e r e s t s   i nc l ude   a l g o r i t hm s ,   t e x t   m i n i ng ,   b i g   da t a   a n a l y t i c s ,   i m a g e   pr o c e s s i ng ,   e t c .   S he   h a s   a ut ho r e d  m o r e   t ha n  t w e n t y   r e s e a r c h  pa pe r s   a nd   o ne   bo o k  o n  t he   t he o r y   o f   c o m put a t i o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.