[发明专利]一种基于低秩分解与融合的水下图像增强方法

权利要求书

1.一种基于低秩分解与融合的水下图像增强方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将水下图像的R通道、G通道和B通道对应记为{I_R(i,j)}、{I_G(i,j)}和{I_B(i,j)}；然后采用通道补偿方法对{I_R(i,j)}中的每个像素点的像素值进行补偿处理，得到补偿后的R通道，记为{I_RC(i,j)}；对{I_G(i,j)}中的每个像素点的像素值不进行补偿处理；对于{I_B(i,j)}，若人眼主观判定水下图像明显偏绿，则对{I_B(i,j)}中的每个像素点的像素值进行补偿处理，得到补偿后的B通道，记为{I_BC(i,j)}，否则，对{I_B(i,j)}中的每个像素点的像素值不进行补偿处理；若人眼主观判定水下图像明显偏绿，则将{I_RC(i,j)}、{I_G(i,j)}和{I_BC(i,j)}组合成补偿后的水下图像，否则，将{I_RC(i,j)}、{I_G(i,j)}和{I_B(i,j)}组合成补偿后的水下图像；其中，1≤i≤Width，1≤j≤Height，Width表示水下图像的宽度，Height表示水下图像的高度，I_R(i,j)表示{I_R(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I_G(i,j)表示{I_G(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I_B(i,j)表示{I_B(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I_RC(i,j)表示{I_RC(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I_BC(i,j)表示{I_BC(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，补偿后的水下图像的宽度为Width且高度为Height；

步骤2：对补偿后的水下图像依次进行灰度世界白平衡处理和直方图对比度调整，得到颜色校正后的水下图像，记为{I'(i,j)}；其中，{I'(i,j)}的宽度为Width且高度为Height，I'(i,j)表示{I'(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

步骤3：采用伽马校正方法对{I'(i,j)}进行处理，得到色彩鲜艳的高对比图像，记为{I'₁(i,j)}；并采用归一化非锐化掩蔽方法对{I'(i,j)}进行处理，得到细节突出图像，记为{I'₂(i,j)}；其中，{I'₁(i,j)}和{I'₂(i,j)}的宽度为Width且高度为Height，I'₁(i,j)表示{I'₁(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'₂(i,j)表示{I'₂(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

步骤4：将{I'₁(i,j)}和{I'₂(i,j)}分别由RGB颜色空间转换至Lab颜色空间；然后对{I'₁(i,j)}的L通道进行低秩分解，得到{I'₁(i,j)}的第一层基础层图像和第一层细节层图像，对应记为{I'_1basic(i,j)}和{I'_1detail(i,j)}；同样，对{I'₂(i,j)}的L通道进行低秩分解，得到{I'₂(i,j)}的第一层基础层图像和第一层细节层图像，对应记为{I'_2basic(i,j)}和{I'_2detail(i,j)}；再对{I'_1basic(i,j)}进行低秩分解，得到{I'₁(i,j)}的第二层基础层图像和第二层细节层图像，对应记为{I'_{1basic_basic}(i,j)}和{I'_{1basic_detail}(i,j)}；同样，对{I'_2basic(i,j)}进行低秩分解，得到{I'₂(i,j)}的第二层基础层图像和第二层细节层图像，对应记为{I'_{2basic_basic}(i,j)}和{I'_{2basic_detail}(i,j)}；其中，{I'_1basic(i,j)}、{I'_1detail(i,j)}、{I'_2basic(i,j)}、{I'_2detail(i,j)}、{I'_{1basic_basic}(i,j)}、{I'_{1basic_detail}(i,j)}、{I'_{2basic_basic}(i,j)}、{I'_{2basic_detail}(i,j)}的宽度为Width且高度为Height，I'_1basic(i,j)表示{I'_1basic(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_1detail(i,j)表示{I'_1detail(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_2basic(i,j)表示{I'_2basic(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_2detail(i,j)表示{I'_2detail(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_{1basic_basic}(i,j)表示{I'_{1basic_basic}(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_{1basic_detail}(i,j)表示{I'_{1basic_detail}(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_{2basic_basic}(i,j)表示{I'_{2basic_basic}(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_{2basic_detail}(i,j)表示{I'_{2basic_detail}(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

步骤5：对{I'_{1basic_basic}(i,j)}和{I'_{2basic_basic}(i,j)}进行简单加权融合，将融合得到的图像作为基础层融合图像，并记为{I'_basic(i,j)}；采用核范数融合技术对{I'_1detail(i,j)}和{I'_2detail(i,j)}进行融合，将融合得到的图像作为第一细节层融合图像，并记为{I'_{detail_1}(i,j)}；同样，采用核范数融合技术对{I'_{1basic_detail}(i,j)}和{I'_{2basic_detail}(i,j)}进行融合，将融合得到的图像作为第二细节层融合图像，并记为{I'_{detail_2}(i,j)}；其中，{I'_basic(i,j)}、{I'_{detail_1}(i,j)}、{I'_{detail_2}(i,j)}的宽度为Width且高度为Height，I'_basic(i,j)表示{I'_basic(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_{detail_1}(i,j)表示{I'_{detail_1}(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，I'_{detail_2}(i,j)表示{I'_{detail_2}(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

步骤6：对{I'_basic(i,j)}、{I'_{detail_1}(i,j)}和{I'_{detail_2}(i,j)}进行加和，得到水下图像的增强结果图像的L通道，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为对{I'₁(i,j)}的a通道与{I'₂(i,j)}的a通道进行简单加和求平均，得到水下图像的增强结果图像的a通道，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为对{I'₁(i,j)}的b通道与{I'₂(i,j)}的b通道进行简单加和求平均，得到水下图像的增强结果图像的b通道，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为然后将和组合成Lab颜色空间的增强结果图像；再将Lab颜色空间的增强结果图像由Lab颜色空间转换至RGB颜色空间；其中，表示{I'₁(i,j)}的a通道中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示{I'₂(i,j)}的a通道中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示{I'₁(i,j)}的b通道中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示{I'₂(i,j)}的b通道中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。