[发明专利]基于亮通道透射率补偿的水下图像去雾及偏色校正方法

说明书

本发明公开了一种基于亮通道透射率补偿的水下图像去雾及偏色校正方法，包括以下步骤：首先提取三个通道的亮通道图，然后根据最大亮度进行排序找出各个通道的前0.2％的最暗像素对应水下退化图像位置的像素灰度值作为背景光的估计值；针对水下退化图像的偏色问题，对红通道的透射率进行取反操作修正，根据衰减系数的关系对G、B的粗略透射率进行修正，获取G、B的透射率的精确估计；提取各像素点的R、G、B通道的透射率的最大值，并采用快速引导滤波，获取最终精细的透射率图；最后根据水下图像模型加权背景光偏色校正归一化处理获得复原后的图像。本发明图像处理方法可以在图像去雾的同时可以较好地解决因为透射率估计不精确带来的偏色问题。

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及一种基于亮通道透射率补偿的水下图像去雾及偏色校正方法。

背景技术

水下图像处理对于海洋探索开发、水下救援、军事应用等有着重要意义，但由于水下的颗粒、悬浮物等的干扰，且不同波长的颜色光在水下有着不同的衰减率，在成像过程中，可见光发生了散射、吸收、衰减速度快等问题，获取到的图像雾化，且在深海中偏色严重。导致水下图像可见度较差，水下目标检测与识别失败。

光线遇到水下的颗粒物会发生散射、衰减现象，导致获取到的水下图像有雾，景深越远，雾的影响越大。同时，由于光的波长越长吸收的越快，红色光最容易被吸收，导致水下图像往往会出现颜色失真的现象。为了解决这一问题，很多学者进行了深入地研究。尽管开发了许多图像增强技术，例如白平衡，色彩校正，直方图均衡和基于融合的方法，但它们并非基于水下图像的物理模型，因此不适用于由于物理性质的改变，导致的水下退化图像的复原问题。由于物理性质的变化，水下图像的复原具有极大地挑战性。水下光衰减导致不同程度的偏色问题，该问题和光的波长、溶解的有机化合物、水的盐度和浮游植物的浓度等有很大的关系。在水中，具有较长波长的红光比绿光和蓝光更多地被吸收。此外，来自不同通道的散射背景光与沿着视线的场景辐射混合，进一步地增加了水下退化图像复原的难度。

为了对水下图像进行去雾、偏色校正并增强对比度，人们使用水下图像物理模型(IFM)进行了多次尝试，背景光是由暗通道先验(DCP)导出的，它首先被提出用来去除大气图像中的雾度，大气场景中最暗通道的雾是均匀分布的。据观察，靠近相机的场景中的点场景深度较小，则近距离暗场景点灰度值较小，因为光线的散射较少。DCP可用于估计背景光和场景深度。然而，水下环境和大气环境具有较大的区别，具有更长波长和更低频率的红光比绿光、蓝光在水下衰减的速度更快。因此，在水下场景中基于RGB通道(DCPrgb)的DCP方法没考虑到光的不同衰减速度，导致错误的深度估计和较差的去雾结果。后来学者们提出了仅基于绿色和蓝色通道(DCPgb)的水下DCP来避免这个问题。同样Galdran等人提出了对红色通道特殊处理的方法。然而这些方法经常表现不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于亮通道透射率补偿的水下图像去雾及偏色校正方法，本发明在水下图像物理模型的基础上，通过亮通道补偿精确地估计透射率，并采用加权背景光建立水下图像去雾和偏色校正模型，同时实现水下图像去雾和偏色校正，获取清晰无偏色的复原图像。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于亮通道透射率补偿的水下图像去雾及偏色校正方法，包括以下步骤：

1)获取水下有雾偏色图像I；

2)对水下有雾偏色图像I的红、绿、蓝三个通道的灰度图图像分别进行滤波，获取红、绿、蓝三个通道的亮通道图I_L^R、I_L^G、I_L^B；

3)求取背景光的估计值；