[發明專利]一種基于魚類視網膜機制的水下圖像增強方法

在審

• 申請號: 201710573257.X
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107169942A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 李永杰;張明;趙乾;高紹兵
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;H04N9/64
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 周永宏

1.一種基于魚類視網膜機制的水下圖像增強方法，包括以下步驟：

S1、提取顏色分量以及亮度分量：對水下圖像每一個像素點分別提取紅色分量I_R、綠色分量I_G、藍色分量I_B，并計算出平均亮度分量I：

I＝(I_R+I_G+I_B)/3

S2、計算RGB三通道的調整后均值：計算紅色通道中像素值大于第一閾值的最亮的部分的像素點的均值M_r，作為紅色通道調整后的均值，并計算綠色通道和藍色通道各自的均值M_g、M_b；

S3、校正圖像的色偏：將R、G、B三通道每一像素點與其對應的均值相除，處理完成得到各通道更新后的值I′_R、I′_G、I′_B，具體計算公式為；

然后，將更新后的值拉伸至原始圖像亮度，具體計算公式為：

其中，I′表示由I′_R、I′_G、I′_B組成的圖像，mean表示求圖像的均值；

S4、計算顏色通道與亮度通道感受野外周輸入：對步驟S1得到的亮度分量I以及步驟S3得到R、G、B三通道更新后的值拉伸至原始圖像亮度I″_R、I″_G、I″_B分別進行濾波，得到四個通道的感受野外周輸入f_sI、f_sR、f_sG、f_sB；

S5、計算亮度通道感受野中心輸入：

計算步驟S1得到的平均亮度分量I的均值M，若M小于第二閾值，則亮度通道感受野的中心輸入f_cI采用sigmoid函數調節，同時，將步驟S3得到的I″_R、I″_G、I″_B也采用sigmoid進行再次更新；否則令f_cI＝I，且I″_R、I″_G、I″_B不作更新處理；

S6、計算顏色通道與亮度通道感受野外周所占權重：使用k表示RGB通道與亮度通道感受野外周權重，其計算公式為：

其中，λ表示R、G、B三個通道，A為每個通道對應的最大值，I″_λ(x，y)為經步驟S5處理后I″_R、I″_G、I″_B對應(x，y)位置的像素值，k_MAX為k值上限；

S7、計算亮度通道感受野響應：將步驟S4與S5計算得到的感受野中心和外周輸入f_cI與f_sI代入雙高斯差函數，計算得到亮度通道的感受野響應值，具體計算公式為：

其中，表示卷積，f_cI(x，y)、f_sI(x，y)表示圖像中點(x,y)的感受野中心和外周輸入，g(m，n；σ_c)、g(m，n；σ_s)表示大小為m*n的二維高斯函數，rodB_p即為亮度通道的感受野輸出結果；

S8、計算RGB三通道感受野的中心輸入：對步驟S7得到的亮度通道感受野輸出rodB_p進行gamma變換得到rodB_p^γ，并與經步驟S5處理得到的I″_R、I″_G、I″_B相乘共同構成R、G、B三通道的感受野中心輸入f_c，具體計算公式為：

f_cR＝I″_R*rodB_p^γ

f_cB＝I″_G*rodB_p^γ

f_cB＝I″_B*rodB_p^γ

其中，*表示乘號；

S9、計算RGB三通道感受野響應并輸出：同步驟S7，將步驟S4與S8計算得到R、G、B三通道的感受野中心輸入f_cR、f_cG、f_cB以及外周輸入f_sR、f_sG、f_sB代入雙高斯差函數來計算R、G、B三通道的感受野響應，具體計算公式為：

R、G、B三個通道的感受野響應B_pR、B_pG、B_pB即為三個通道增強后的去霧圖像，將三個通道重新組合成一幅RGB圖像，作為最終的輸出。