[發明專利]基于水下成像模型和景深的水下圖像清晰化方法

在審

• 申請號: 201710785293.2
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107563980A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 楊愛萍;田鑫;楊炳旺
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種基于水下成像模型和景深的水下圖像清晰化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、輸入水下圖像I，使用局部shade of Gray算法求得該水下圖像I的背景光B_c,∞；

步驟2、設定R通道的閾值為0.15～0.25，對R通道求均值，利用式(1)得到景深函數的暗通道值γ(u)：

γ(u)=min(min a1·gR(ξ)ξ∈U(u),min(gG(ξ))ξ∈U(u),min(gB(ξ))ξ∈U(u))---(1)]]>

式(1)中，g^R(ξ)、g^B(ξ)和g^G(ξ)分別是水下圖像I的R、G、B通道的像素，U(u)表示以u為中心的局部塊，a₁是R通道的系數，若R通道均值大于設定的閾值，a₁＝1，否則，a₁＝0；

步驟3、把求得的水下圖像I的暗通道值γ(u)代入(2)式求出全局景深函數的值R(u)：

R(u)=-ln(1-γ(u)κλmax)≈cλmaxd(u)---(2)]]>

式(2)中，為衰減系數最大的光波長對應的背景光，為衰減系數最大的波長對應的衰減系數，d(u)為景深；利用式(3)得到R、G、B分量圖的暗通道值

gλdark(u)=minξ∈U(u){gλ(ξ)}---(3)]]>

式(3)中，λ∈{R,G,B}，把R、G、B分量圖的暗通道值g_λ^dark(u)代入(4)式，分別求出R、G、B通道的景深函數的值R_λ(u)：

Rλ(u)=-ln(1-gλdark(u)κλ)---(4)]]>

式(4)中，κ_λ分別為R、G、B分量的背景光；設全局景深R(u)與R、G、B通道的景深R_λ(u)的比值為商值η_λ(u)，

ηλ(u)=R(u)Rλ(u)---(5)]]>

分別計算出R，G，B三通道的η_λ(u)的值及其方差，比較求得的R，G，B三通道的η_λ(u)的方差值，選擇方差最大的那個η_λ(u)對應的通道，取由(4)式得到該通道的景深函數值R_λ(u)；利用盒須法去除R_λ(u)中的極端值，然后，采用導向濾波對所得到的R_λ(u)進行優化；

步驟4、根據步驟3處理后的R_λ(u)值，得到該通道的散射率

tαλ(x)=exp(-Rλ(u))---(6)]]>

步驟5、根據背景光B_c,∞與光散射系數，光衰減系數之間的關系，然后結合步驟4已求得的一個通道的散射率得到另外兩個通道的散射率；

步驟6、計算G和B通道的均值，若G通道的均值較大，則G通道為最小衰減通道，其衰減率為若B通道的均值較大，則B通道為最小衰減通道，其衰減率為根據光散射系數與波長的關系，得到R、G、B通道的衰減系數比，進而得出另外兩個通道的衰減率；

步驟7、清晰化的圖像為

Jλ(x)=Iλ(x)-Bc,∞tαλ(x)tβλ(x)---(7).]]>