[发明专利]一种基于波长衰减识别的水下图像增强方法

权利要求书

1.一种基于波长衰减识别的水下图像增强方法，其特征在于，包括：

输入退化的水下图像，并建立水下光学成像模型；

采用四叉树分解技术将所述退化的水下图像划分为若干子区域，并构建评分公式；

通过所述评分公式分别对所述子区域进行评分，选取分值最高的子区域作为候选后向散射区域；通过所述后向散射区域估计全局后向散射光值；

采用暗通道先验算法根据所述全局后向散射光值估计透射图；

将所述全局后向散射光值和所述透射图输入至所述水下光学成像模型，得到去雾图像；

采用分段平滑假设对所述去雾图像进行色彩补偿；

对色彩补偿后的所述去雾图像进行精细化处理，以使得所述退化的水下图像恢复清晰。

2.根据权利要求1所述的一种基于波长衰减识别的水下图像增强方法，其特征在于，所述输入退化的水下图像，并建立水下光学成像模型，包括：

所述退化的水下图像M^λ包括：场景反射光D^λ和后向散射光B^λ，表示为：

M^λ(i,j)＝D^λ(i,j)+B^λ(i,j) (1)

式中，λ∈{r,g,b}表示水下图像的RGB三个颜色通道，i,j为水下图像中像素点的坐标；

所述场景反射光，表示为：

D^λ(i,j)＝N^λ(i,j)T^λ(i,j) (2)

式中，N^λ(i,j)为待恢复的去雾图像，T^λ(i,j)为透射图，表示为：

T^λ(i,j)＝e^{-β(λ)d(i,j)} (3)

式中，β(λ)为衰减系数，d(i,j)是场景深度；

所述后向散射光，表示为：

B^λ(i,j)＝A^λ(1-T^λ(i,j)) (4)

式中，A^λ表示全局后向散射光；

结合式(1)-(4)得到所述水下光学成像模型，表示为：

M^λ(i,j)＝N^λ(i,j)T^λ(i,j)+A^λ(1-T^λ(i,j)) (5)。

3.根据权利要求2所述的一种基于波长衰减识别的水下图像增强方法，其特征在于，所述采用四叉树分解技术将所述退化的水下图像划分为若干子区域，并构建评分公式，包括：

基于随着场景深度不断增加，具有不同衰减速率的通道之间的强度差逐渐增大，构建所述评分公式的第一部分，表示为：

其中，k∈{1,2,3,4}表示通过所述四叉树分解技术，将所述退化的水下图像划分的四个子区域索引；E和F分别为子区域的长和宽；h,m,l分别代表以最高速率、中速率和最低速率衰减的通道，通过式(7)决定h,m,l在所述退化的水下图像M中所对应的r,g,b通道，取r,g,b通道中C值最大的通道为h通道，取r,g,b三通道中C值最小的通道为l通道；分别对应第k个子区域内h通道、m通道和l通道的图像像素值；

式中，γ＝1.2，mean(·)表示取均值操作，C表示衰减因子，用来判断r,g,b通道的每个通道的衰减程度；

基于随着场景深度的增加，散射效应变得更加明显，距离成像系统越远的区域对比度越低，构建所述评分公式的第二部分，表示为：

式中，与分别代表第k个子区域中λ通道的图像像素值和图像像素均值；

结合式(6)和式(8)，构建所述评分公式Ω_k，表示为：

Ω_k＝ω_k-μ_k (9)。