[发明专利]一种基于双重曝光框架的非均匀光照水下图像增强方法

说明书

本发明公开了一种基于双重曝光框架的非均匀光照水下图像增强方法，所述水下图像增强方法的步骤如下：计算原始非均匀光照水下图像中RGB颜色空间各通道的均值和均方差，通过线性拉伸对原图像进行颜色校正；基于信息熵理论计算颜色校正后图像的最优曝光率；基于亮度转换模型和得到的最优曝光率生成颜色校正后图像的最优曝光图，解决光照不均匀的问题，提高图像亮度；将生成的最优曝光图与颜色校正后的图像进行融合，得到最终的水下增强图像。本发明主要解决了水下图像颜色失真、对比度低、光照不均以及细节信息模糊等问题，改善了水下图像的整体视觉效果。

技术领域

本发明主要涉及图像处理领域中的水下图像增强方法，具体是一种基于双重曝光框架的非均匀光照水下图像增强方法。

背景技术

水下图像作为海洋信息的重要载体，为海洋资源的开发和保护提供了有力的支持。但是在水下成像过程中，由于光在水中的特殊传输特性，造成水下图像的质量差，其主要原因在于光的吸收和散射效应。其中，由于不同波长的光谱在水中传播距离的差异以及水体对光的选择性吸收，造成图像颜色失真；水体中悬浮颗粒对光的散射，导致图像产生模糊、可见度低和光照不均。这些降质特性极大限制了水下图像的实际应用。

现有技术中，如一种基于Retinex理论的水下图像增强方法，该方法首先采用线性拉伸来进行颜色校正，然后通过变分Retinex框架来分解反射率和光照强度，并对两者进行增强，以解决曝光不足和模糊的问题；一种基于暗通道先验的水下图像增强方法，该方法首先建立了三个颜色通道之间传输速率的关系，然后利用暗通道先验对图像进行去雾，最后对无雾图像进行颜色校正；一种基于仿射变换模型的水下图像增强方法，该方法通过原始图像和参考图像之间的局部颜色映射和颜色协方差映射将局部和全局信息相结合。

现有技术中的图像增强方法，虽然能够一定程度上对水下图像进行颜色校正，增强图像清晰度，但是对于提高水下图像的对比度，解决光照不均以及细节信息模糊等问题并不能进行有效的解决。因此，有必要寻找新的图像增强方法来解决水下图像存在的颜色失真、模糊、对比度低和光照不均等问题。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种基于双重曝光框架的非均匀光照水下图像增强方法，能够解决水下图像颜色失真、对比度低、光照不均以及细节信息模糊等问题，改善水下图像的整体视觉效果。

本发明的技术方案如下：

一种基于双重曝光框架的非均匀光照水下图像增强方法，所述方法包括：

计算原始非均匀光照水下图像中RGB颜色空间各通道的均值和均方差，通过线性拉伸对原图像进行颜色校正；

基于信息熵理论计算颜色校正后图像的最优曝光率；

基于亮度转换模型和得到的最优曝光率生成颜色校正后图像的最优曝光图，解决光照不均匀的问题，提高图像亮度的同时对过曝光区域进行降曝；

将生成的最优曝光图与颜色校正后的图像进行融合，得到最终的水下增强图像。

进一步的，所述计算原始非均匀光照水下图像中RGB颜色空间各通道的均值和均方差，通过线性拉伸对原图像进行颜色校正，包括：

原始非均匀光照水下图像中RGB颜色空间各通道的均值和均方差计算公式如下：

其中，表示c通道的均值；表示c通道的均方差；κ为调整图像动态范围的参数；和分别为c通道的最大值和最小值；

原始图像颜色校正公式如下：

其中，为颜色校正后的图像。

进一步的，所述基于信息熵理论计算颜色校正后图像的最优曝光率，包括：