[发明专利]融合暗通道与全局直方图拉伸的水下图像色彩恢复方法

说明书

本发明公开了融合暗通道与全局直方图拉伸的水下图像色彩恢复方法，包括如下步骤：采集水下图像，进行相关预处理形成标准RGB图像；对彩色图像进行暗通道建模；对RGB图像进行直方图拉伸建模；寻找图像中参与拉伸的像素阈值；结合暗通道和自然图像色彩分布原理，确定直方图拉伸参数；进行直方图拉伸，对形成的图像进行再次进行色彩均衡。根据本发明能够有效地对水下图像进行色彩恢复，提升后续图像研究的效率。本发明能够应用到水下摄影、无人船避障、水文环境研究等多种场景，具有巨大的实用意义。

技术领域

本发明涉及一种水下图像色彩恢复技术，更具体的说，涉及融合暗通道与全局直方图拉伸的水下图像色彩恢复方法。

背景技术

水下图像色彩暗淡单调，远不如自然图像那么色彩丰富，其直方图分布在相对较低范围，特征不明显。水下图像与水上的自然图像相比更加复杂，主要原因有两个方面：一个是水下环境和水的浑浊度，另一个是水对光的吸收、散射和反射。目前对水下图像的增强恢复的方法主要可以分为两大类：一类是基于物理的方法，根据水下图像的背景色到处水的固有光学性质，通过考虑光在水介质中传播的基本物理原理来增强水下图像，如Zhao等人(Zhao,Xinwei,Tao Jin,and Song Qu.Deriving inherent optical properties frombackground color and underwater image enhancement.Ocean Engineering 94(2015):163-172.)提出从背景颜色和水下图像增强中获得固有的光学特性。但这种方法对图像色彩的恢复不够理想；另一种是基于图像的方法，基于波长补偿的算法可以补偿光沿传播路径的衰减以及可能存在的人工光源的影响，基于色彩调整的方法能够有效提高水下图像的色彩平衡，如Chani等人(Ghani,Ahmad Shahrizan Abdul,and Nor Ashidi MatIsa.Underwater image quality enhancement through integrated color model withRayleigh distribution.Applied soft computing 27(2015):219-230.)提出的结合瑞利分布的彩色模型增强水下图像质量的方法，虽然能够有效提高水下图像的色彩平衡，但需要消耗大量计算资源和较长的计算时间。

解决水下图像色彩恢复问题有着重大的现实意义，例如水下摄影，无人艇避障，水文检测等。基于此，提出一种高效的水下图像色彩恢复方法，在取得十分理想的色彩恢复结果的同时，减小了计算的复杂度和时间。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有水下图像色彩恢复问题。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

融合暗通道与全局直方图拉伸的水下图像色彩恢复方法，包括以下步骤：

(1)采集水下图像，进行相关预处理形成标准RGB图像；

(2)对彩色图像进行暗通道模型建模；

(3)对标准RGB图像进行直方图拉伸模型建模；

(4)寻找图像中参与拉伸的像素阈值；

(5)确定直方图拉伸模型的参数；

(6)进行直方图拉伸，对形成的图像进行再次进行色彩均衡。

优选的，步骤(1)中，采用的高斯滤波G和中值滤波M非线性结合的方式进行降噪的预处理。

优选的，步骤(2)中采用的暗通道模型如下：

I_c(x)＝J_c(x)t_c(x)+(1-t_c(x))B_c