[发明专利]基于人眼双拮抗色彩恒常的水下图像复原方法及系统

权利要求书

1.基于人眼双拮抗色彩恒常的水下图像复原方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01.对原始图像进行基于人眼双拮抗的色差恒常处理，得到色彩补偿图像I_BC；

S02.对原始图像进行基于白平衡的对比度拉伸处理，得到对比度拉伸图像I_LS；

S03.图像融合，将色彩补偿图像I_BC和对比度拉伸图像I_LS在HSV空间进行同和，得到融合图像I_RH；

S04.将所述融合图像I_RH从HSV转变成RGB，得到目标图像。

2.根据权利要求1所述的基于人眼双拮抗色彩恒常的水下图像复原方法，其特征在于：所述步骤S01具体为：

1)在视锥层中将原始图像从RGB空间表达变换到视锥细胞的LMS空间表达，转换公式如下：

2)在视网膜神经节层分别进行照度和两组色对的单拮抗计算，先将LMS信号经下式的线性变换至单拮抗空间表达：

再进行感受野卷积运算，用“+”表示激发、“-”表示抑制，以红+绿-拮抗为例计算公式SO_l+m-为：

式中的σ定义感受野的大小并且：

3)在V1层，两个具有不同大小感受野的单拮抗共同作用形成双拮抗响应，按下式计算：

DO_lm(x,y)＝SO_l+m-(x,y；σ)+k·SO_m+l-(x,y；λσ)

DO_sy(x,y)＝SO_s+y-(x,y；σ)+k·SO_y+s-(x,y；λσ)

DO_b(x,y)＝SO_b+(x,y；σ)+k·SO_b-(x,y；λσ)

式中的σ和λσ分别定义双拮抗细胞的中心控制感受野和环绕感受野的大小并且一般取λ＝3，k给出环绕感受野的权重；

4)在高级视觉皮层，将双拮抗细胞的输出按照下式转回LMS空间再转至RGB空间表达：

5)蓝-绿反向色偏矫正，矫正公式如下：

其中R1、G1、B1为修正后的结果，R、G、B为原双拮抗结果图像信息，r、g、b为原始图像信息；k1、k2、k3为设定常量。

3.根据权利要求1所述的基于人眼双拮抗色彩恒常的水下图像复原方法，其特征在于：所述步骤S02具体为：首先对原始图像像素值进行累积直方图统计，然后裁剪靠近0和255的直方图所属的像素点，统计出剩余像素的最小值V_min和最大值V_max，而后将在区间[V_min,V_max]范围内的像素值经仿射变换拉伸至[0,255]，得到对比度拉伸后的水下图像。

4.根据权利要求1所述的基于人眼双拮抗色彩恒常的水下图像复原方法，其特征在于：所述步骤S03具体为：

5)首先，分别将色彩补偿图像I_BC和对比度拉伸图像I_LS从RGB表达(r,g,b)变换为HSV表达(h,s,v)；RGB到HSV的变换公式如下：

M＝max(r,g,b),m＝min(r,g,b)

v＝M

6)接着，我们取色彩补偿图像I_BC的色度h_BC和饱和度s_BC，以及对比度拉伸图像I_LS的明度v_LS，组合在一起分别构成融合后图像I_RH的色度、饱和度以及明度，即：h_RH＝h_BC,s_RH＝s_BC,v_RH＝v_LS。