[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

本發明涉及一種三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，具體包括：利用顏色校正的直方圖均衡化方法處理圖像；利用暗通道模型對校正后的圖像進行再處理；改善圖像的背景光估計；優化傳輸圖估計；恢復圖像場景。本發明能夠獲得良好的視覺效果和客觀質量，并且具有計算簡單、恢復質量好等優點。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法。

背景技術

目前，水下圖像的增強方法主要分為：(a)圖像去霧，(b)補償非均勻光照，(c)增加圖像的對比度。Fattal等人提出了一種單幅圖像去霧(SID)方法，先估計模糊場景中的光傳輸函數，再基于此估計值來消除散射光，以增加圖像的可見度和對比度。SID方法利用了表面陰影和傳輸函數圖在局部統計上的不相關性。Bianco等人提出了一種簡單的水下圖像增強方法，利用三個顏色通道在水中衰減速度的極大不同，來估計水下場景的深度，并采用圖像分割的方法提煉暗通道先驗的深度映射，以獲得清晰的圖像。Chiang等人通過將去霧法和波長補償法相結合來增強水下圖像。He等人提出了暗通道先驗(DCP)方法，根據每個波長的衰減量進行反向補償，以減少色偏引起的失真，可降低圖像中的模糊效應，其缺點是在某些情況下降低了對比度，導致圖像變暗。Ancuti等人利用融合原理來增強水下圖像與視頻的視覺質量，在基于融合的方法中，各種類型的權重映射可以提高圖像質量。Galdran等人提出了一種紅色通道恢復方法，恢復了與較短波長相關的對比度和顏色損失，紅色通道恢復方法是天空暗通道先驗的簡單擴展，實驗結果表明，該方法在人工光照情形下具有較好的恢復效果，可以改善顏色偏差和可見度。

直方圖均衡化(HistEqu)是一種提高圖像對比度的典型技術，該方法首先統計亮度分量的直方圖，并通過調整直方圖來重新分配圖像的亮度值，可以改善局部對比度。HistEqu方法具有放大圖像在相對均勻區域的噪聲的傾向，其改進方法被稱為對比度受限的自適應直方圖均衡化(CLAHE)，CLAHE通過限制圖像在均勻區域的噪聲，保持了圖像的對比度。CLAHE可能導致過度增強對比度較低的圖像區域的情況，為了消除引入的人工邊界，相鄰像素的恢復可采用雙線性插值，并采用受限的直方圖來控制噪聲?；诟怕?PB)方法是一種同時估計光照和反射系數的圖像增強機制，也可用于增強水下圖像。

在現有的具有代表性的水下圖像增強技術中，HistEqu和CLAHE方法由于忽略了圖像空域變化的相關性，引入了較多的人工噪聲；DCP和PB方法雖然增加了對比度和細節，但衰減能量沒有根據不同波長進行補償，顏色和可見度的恢復效果并不理想?？傮w而言，已有的水下圖像增強方法只能揭示水下圖像有限的細節和顏色，難以去除噪聲的影響。對于水下圖像增強，已有方法偏重于某一方面的定性指標或定量指標，存在過度增強或者是增強不夠等問題，忽略了恢復性能的綜合評價。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，能夠增強水下圖像的綜合性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種三基色聯合預均衡和去模糊的水下圖像增強方法，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；

(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。

所述步驟(1)中的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。