[发明专利]一种变分框架下水下图像复原方法

摘要

本发明属于数字图像处理技术领域，涉及一种变分框架下水下图像复原方法,将水下成像物理模型引入到变分能量模型中，设计基于水下特征的数据项和光滑项，巧妙借助辅助变量，通过L2范数约束，实现能量方程最小化极值问题的快速求解，恢复出清晰的水下图像；其方法简单，操作方便，原理科学可靠，能有效提高水下图像的清晰度，降低噪声，具有非常好的实际应用价值。

主权项

1.一种变分框架下水下图像复原方法，其特征在于将水下图像复原的具体过程为：(1)对水下成像物理模型Ic＝Jc·tc+(1‑tc)·Bc+ξ进行等价变换得到水下图像变分复原模型，令f＝ln(Ic‑Bc)，u＝ln(Jc‑Bc)，t'＝lntc得：f＝u+t'+ξ其中I为相机得到的水下退化图像，J为同一场景的清晰图像，B为水下背景光，t为水下光谱透射率，ξ为噪声，c∈{R,G,B}；(2)建立水下图像复原变分能量方程为：s.t.t∈(0,1)其中，Ω为图像区域，λ，μ分别为光滑项和参数估计项的惩罚参数，分别为u和t′的梯度；(3)引入辅助变量和逼近和水下图像复原变分能量方程转换为：s.t.t∈(0,1)其中，θ₁，θ₂是正的惩罚参数，是拉格朗日乘子，可根据相应规则更新；(4)利用变量交替迭代优化求解分别计算步骤(3)中的变量u,t',将步骤(3)的极小化问题转换为以下4个子问题：并分别求解ε₁(u)，ε₂(t')，和的欧拉方程；(5)对步骤(4)中的u,t',进行迭代求解，当相邻两次迭代的能量差小于设定的阈值时停止；(6)输出水下图像复原后结果。