[发明专利]一种基于色彩空间转换的水下灰暗图像处理方法

说明书

本发明公开了一种基于色彩空间转换的灰暗水下图像处理方法，对预先获取的水下图像先进行降采样，减小图像尺寸，并拷贝成两份图像；分别对两部分水下图像进行色彩空间转换；建立水下光学成像图像模型，对第一份转换后的水下图像运用图像去模糊算法进行处理，获得对比度高的清晰图像；采用改进的白平衡算法对去模糊后的图像进行处理；将非线性信道先验引入到传统图像去模糊模型中，最小化该项以消除水流波动引起的运动模糊问题；将得到的精确模糊核和潜在清晰图像与初始复原图像进行迭代得到最终复原图像；最后将两份图像进行融合，重采样并输出最终清晰的水下图像。本发明可以更好的实现图像复原，图像的亮度、对比度得到提高，辨识度得到改善。

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种基于色彩空间转换的水下灰暗图像处理方法。

背景技术

近年来，能源问题越加严重，我国土地面积居世界前列，但是众多重要能源很匮乏，为了寻找更多高效清洁的能源来源，对海洋等水下环境的探索变的尤为重要。随着水下环境探索需求增加，水下成像技术得到快速发展，并且广泛的被使用在水下资源勘探，海洋军事以及水下机器人技术研究等领域。水下环境与陆地完全不同，随着深度增加。水下环境会越加黑暗，而且水中的颗粒尘埃也会严重影响图像的清晰度，使图像存在颜色失真，对比度低，模糊等问题，对水下图像的利用和分析造成不便。因此，研究水下图像复原，去模糊，强化图像清晰度，还原水下环境，构造水下环境模型，对海洋领域的探测科技有着重大意义。对于水下图像处理，该领域已经出现了众多方法，但是经常存在计算准确度不足，算法复杂难以运用，处理效果不佳等问题，针对这些问题，该领域的研究者也在不断的改进计算方法。如何提高计算的准确性，如何提高图像处理效果，如何简化图像处理过程，这些都是研究的难点所在，也是本发明重点处理的问题。

发明内容

发明目的：为解决水下图像颜色灰暗，亮度不足的问题，本发明提供一种基于色彩空间转换的水下灰暗图像处理方法，提高水下图像处理的效果和计算准确性，获得更清晰更加实用的水下图像。

技术方案：本发明提供一种基于色彩空间转换的水下灰暗图像处理方法，包括以下步骤：

(1)对预先获取的水下图像先进行降采样，减小图像尺寸，并拷贝成两份图像；

(2)分别对两部分水下图像进行色彩空间转换，RGB色彩空间转换为HSV色彩空间，H分量为色调，S分量为饱和度，V分量为明暗；第一份图像对V分量进行增强；第二份图像调整S分量和V分量，提高饱和度；

(3)建立水下光学成像图像模型，对第一份转换后的水下图像运用图像去模糊算法进行处理，获得对比度高的清晰图像；

(4)采用改进的白平衡算法对去模糊后的图像进行处理；

(5)针对前向散射分量引发的水下图像模糊问题，将非线性信道先验嵌入到传统图像去模糊模型中，最小化该项以消除水流波动引起的运动模糊问题；运用图像梯度和快速傅里叶变换得到模糊核的最优解；将得到的精确模糊核和潜在清晰图像与初始复原图像进行迭代得到最终复原图像；

(6)将经过步骤(2)至(5)处理的第一份图像和经过步骤(2)处理的第二份图像进行融合，重采样并输出最终清晰的水下图像。

进一步地，步骤(3)所述建立水下光学成像图像模型为：

I(x，y)＝J(x，y)t(x，y)+A[1-t(x，y)] (7)

其中，I(x，y)为原始输入图像，J(x，y)为处理后的去模糊图像，A为水下光强，t(x，y)是水体的透射率，依据此公式求出J(x，y)得到清晰的水下图像；依据暗原色理论，水下图像去模糊关键在于水体光强以及水体透射率的求解。

进一步地，所述水体光强通过直方图统计特性估计得出，过程如下：