[发明专利]一种自适应色彩补偿与细节优化的广义衰减图像增强方法

权利要求书

1.一种自适应色彩补偿与细节优化的广义衰减图像增强方法，其特征在于，包括：

步骤10、通过衰减图引导色彩校正方法校正输入图像的颜色偏差；

步骤20、采用梯度导向的局部对比度增强方法，提升色彩补偿后图像的对比度；

步骤30、使用多尺度边缘优化方法优化色彩补偿后图像的边缘；

步骤40、结合多尺度融合过程实现对比度增强和边缘优化后的两幅图像的无伪影融合。

2.如权利要求1所述的自适应色彩补偿与细节优化的广义衰减图像增强方法，其特征在于，所述步骤10中衰减图引导色彩校正方法分为两个阶段，第一阶段对衰减图像进行色彩补偿消除水下光吸收造成的色差；第二阶段是对整体图像实施色彩均衡处理。

3.如权利要求2所述的自适应色彩补偿与细节优化的广义衰减图像增强方法，其特征在于，若只考虑原始光强与相机接受到光强之间的差异来评估每种颜色光的衰减水平，则衰减图为：

M^C(x,y)＝1-(I^C(x,y))^γ,C∈{R,G,B} (1)

式中，x,y代表每个像素的空间位置，R,G,B分别表示输入图像的红通道、绿通道、蓝通道，C属于红通道、绿通道、蓝通道中的一种，I^C(x,y)表示归一化后的输入图像，(I^C(x,y))^γ为伽马校正后图像，为满足人眼观察特性伽马参数γ＝1.2，若M^C(x,y)较大，表明图像衰减较严重。

4.如权利要求3所述的自适应色彩补偿与细节优化的广义衰减图像增强方法，其特征在于，当红通道、蓝通道高度衰减，为兼顾不同通道的颜色衰减补偿，引入颜色通道衰减度比率φ_CC*来衡量衰减通道相对于补偿通道的颜色衰减程度：

式中，F[]为伸缩函数，保证衰减率范围在[0,1]内；C*∈{R,G,B}表示RGB通道中的衰减通道；O*∈C-C^*表示RGB中去掉C*后的通道；当max(φ_CC*)＜T时，衰减通道颜色平衡；当max(φ_CC*)≥T时，衰减通道颜色不平衡，需通过补偿通道进行补偿，其中，T为阈值。

5.如权利要4所述的自适应色彩补偿与细节优化的广义衰减图像增强方法，其特征在于，

当max(φ_CC*)＞T时，衰减通道颜色不平衡，根据通道标准差比率对衰减通道进行补偿；

当max(φ_CC*)＞T且min(φ_CC*)＜T，衰减通道进行单通道补偿，补偿后的颜色校正通道为：

当max(φ_CC*)＞T且min(φ_CC*)＞T时，衰减通道进行双通道补偿，补偿后的颜色校正通道为：

式中，O*'为O*之外的另一个补偿通道；由于水下环境亮度低、可视性差、成像往往受人工光源的非均匀照明和设备干扰影响，第一阶段补偿完成后并不能充分校正弱颜色通道，造成红通道、蓝通道均值与绿通道均值悬殊较大；因此，需对补偿后的图像进行色彩均衡处理，若补偿后图像单通道和三通道平均值之间的最大差异为：

则色彩均衡处理后的图像为：

图像经过色彩均衡处理后，还需进一步调节图像亮度，若色彩均衡处理后图像的三通道均值为：

则亮度调节后的图像如下：

式中，ν^C(x,y)是亮度调节权重，其计算方法为：

式中，ε表示ν^C(x,y)随各通道补偿程度与衰减性变化的调节速度，可使图像高亮区域获得较小补偿，低暗区域获得较大补偿，避免亮区过亮和暗区过暗。