[發明專利]一種三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法

有效

• 申請號: 201710843914.8
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107705258B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 孫曉帆;劉浩;張鑫生;鄧開連;孫嘉曈
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓;錢文斌

1.一種三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)利用顏色校正的直方圖均衡化方法對圖像進行預處理；其中，預處理是指根據三基色直方圖均衡化，在去模糊之前進行三基色子圖的預均衡，具體為：在結合圖像局部對比度和顏色兩個因素的基礎上，將原始的水下圖像劃分為三個顏色通道，并進行自適應的直方圖均衡化，再進行顏色校正；所述顏色校正是在圖像的RGB通道中分別計算平均值和均方誤差，再計算每個通道的最大值和最小值，其中，最大值計算方式為最小值計算方式為其中c∈{r,g,b}，和分別是c通道中的平均值和均方誤差，μ是控制圖像變化的參數；最終，通過獲得顏色校正圖像，其中為c通道的增強子圖，I^c為c通道的子圖，a_c為加權系數；

(2)利用暗通道模型對預處理后的圖像進行處理；

(3)對處理后的圖像進行背景光估計來得到傳輸圖；

(4)對傳輸圖進行優化估計；

(5)基于優化后的傳輸圖恢復圖像場景。

2.根據權利要求1所述的三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為：采用分層搜索技術預估背景光，然后通過暗通道先驗算法去除懸浮顆粒的影響，最后去除明亮物體的干擾，并根據水下光的傳輸特性確定背景光。

3.根據權利要求2所述的三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，其特征在于，所述暗通道先驗算法中一幅圖像的水下暗通道先驗表示為：J_dark(x)＝min_c∈{r,g,b}(min_y∈Ω(x)J^c(y))，其中，x表示一個像素，Ω(x)是一個以x為中心的正方形區域，y表示該正方形區域的一個像素，J^c(y)是水下圖像的c通道子圖；除了光源所在區域，如果J^c(y)是一種無模糊的圖像，那么J_dark(x)的強度應趨于0。

4.根據權利要求1所述的三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，其特征在于，所述步驟(3)具體為：選擇暗通道中最亮的0.1％個像素，在這些像素中，選擇對應于原始圖像中亮度最高的像素作為背景光。

5.根據權利要求4所述的三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，其特征在于，在背景光L^c的基礎上，通過背景光L^c除以I^c(x)來計算傳輸圖，其中，I^c(x)為觀測圖像的模糊混合強度，I^c(x)＝J^c(x)t^c(x)+L^c[1-t^c(x)]，J^c(x)是恢復的場景，t^c(x)∈[0,1]代表前景光通過水介質時剩余能量的百分比，1-t^c(x)代表模糊指數；每個顏色子圖具有自己的傳輸圖其中J_dark(x)為水下暗通道先驗表示，β_c為顏色加權系數。

6.根據權利要求1所述的三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，其特征在于，所述步驟(4)具體為：在獲得基本傳輸圖后，使用引導濾波器來細化傳輸圖以得到精確的傳輸圖。

7.根據權利要求1所述的三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，其特征在于，所述步驟(5)具體為：基于優化后的傳輸圖通過三基色水下圖像模型來恢復場景的亮度。

8.根據權利要求7所述的三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，其特征在于，通過限制前景光通過水介質時剩余能量的百分比t^c(x)的下限t₀＝0.1，使用模糊成像方程和暗通道先驗算法，得到恢復的場景為：其中，I^c(x)為觀測圖像的模糊混合強度，L^c為背景光，max()為取最大值。