[发明专利]一种基于朗伯比尔定律的水下图像增强方法

权利要求书

1.一种基于朗伯比尔定律的水下图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)分析水下图像成像过程，通过朗伯比尔定律增强水下图像，构建水下图像增强模型；

(2)使用景物信息丰富的自然图像的统计均值和方差来校正水下图像的均值和方差；

(3)构建与水下图像的均值和方差相关联的线性模型，用于定位包含更多无法改善的细节的图像区域；

(4)利用定位信息加入非线性自适应权重函数，改善水下图像细节并防止其余细节失真。

2.根据权利要求1所述的基于朗伯比尔定律的水下图像增强方法，其特征在于，步骤(1)所述的通过朗伯比尔定律增强水下图像实现过程如下：

水下图像的衰减比例通过朗伯比尔定律来描述，朗伯比尔定律如下：

其中，i是光的波长，L是光程长度，I_i(L)是在视点上波长i的光强度，I_i,0是光源处的光强度，ε_i是不同波长的衰减系数；

进入水面时的光强度视为光源处的光强度，如下所述：

I_i,surface＝I_i,0

其中，I_i,surface表示光源处的光强度，而I_i,0表示光源处的光强度；

通过以下等式描述水下成像中的朗伯比尔定律：

其中，L₁是水下场景与相机之间的距离，L₂是水面与水下场景之间的距离，L表示水下光路的总长度；找到各像素点的衰减比例关系就可以对水下图像进行增强及复原。

3.根据权利要求1所述的基于朗伯比尔定律的水下图像增强方法，其特征在于，步骤(1)所述的水下图像增强模型为：

其中，是每个通道的增强结果；δ∈{R，G，B}，R、G、B分别是红绿蓝通道；是相机在水中捕获的退化水下图像；和分别是的δ通道均值和方差；和是通过平均每个δ通道的自然图像而得到的均值和方差；运算符“·”为点积；λ是一个与波长有关的常数，小于0；令B＝Q^δ,其中A旨在纠正水下图像的偏色，B是与水下图像的均值和方差相关联的线性模型，C非线性自适应权重函数。

4.根据权利要求1所述的基于朗伯比尔定律的水下图像增强方法，其特征在于，步骤(2)所述的景物信息丰富的自然图像为图像中包括各种类型的具有足够数量的物体样品数据和色度、饱和度和对比度上色彩丰富的自然图像。

5.根据权利要求1所述的基于朗伯比尔定律的水下图像增强方法，其特征在于，步骤(3)所述的线性模型是使用图像像素中心趋势和一组图像像素的离散度来确定：

其中，和分别为相机在水中捕获的退化水下每个通道图像均值和方差，τ为权重平均值和方差的调整参数。

6.根据权利要求1所述的基于朗伯比尔定律的水下图像增强方法，其特征在于，步骤(4)所述的非线性自适应权重函数为：

其中，加快C的收敛速度。