[發(fā)明專利]一種基于雙透射率水下成像模型的圖像顏色校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910315751.5
• 申請(qǐng)日: 2019-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111833258B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田建東;王國(guó)霖;唐延?xùn)|
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T7/90
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種基于雙透射率水下成像模型的圖像顏色校正方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將透射率定義為直接分量透射率和后向散射分量透射率，建立雙透射率水下成像模型式中，I_c表示水下退化圖像，I′_c表示復(fù)原后的無(wú)退化水下圖像，A_c表示背景光估計(jì)值；為直接分量透射率，為后向散射分量透射率；

步驟二：利用色偏對(duì)成像結(jié)果的影響，應(yīng)用DCP的改進(jìn)算法得到紅色暗通道先驗(yàn)RDCP，用于估計(jì)圖像深度信息，得到紅色暗通道先驗(yàn)值；

步驟三：通過(guò)四叉樹(shù)分級(jí)搜索方法找到背景光所在位置和背景光估計(jì)值；

步驟四：將紅色暗通道先驗(yàn)值代入雙透射率水下成像模型，獲得后向散射分量透射率

步驟五：對(duì)背景光估計(jì)值進(jìn)行校正，獲得無(wú)退化像素點(diǎn)的值；將無(wú)退化像素點(diǎn)代入雙透射率水下成像模型，得到無(wú)退化像素點(diǎn)的直接分量透射率；通過(guò)后向散射分量透射率和直接分量透射率的光線傳輸距離的相關(guān)性，將單點(diǎn)直接分量透射率擴(kuò)展為全圖直接分量透射率

步驟六：將雙透射率水下成像模型變形，可得式中，t₀表示為避免過(guò)小設(shè)置的臨界值，該值能有效地防止直接分量透射率過(guò)小造成的圖像復(fù)原時(shí)的像素點(diǎn)過(guò)度增強(qiáng)；

步驟七：將上述步驟中獲得的背景光估計(jì)值、后向散射分量透射率、直接分量透射率代入步驟六中的公式，得到顏色校正的水下圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙透射率水下成像模型的圖像顏色校正方法，其特征在于所述紅色暗通道先驗(yàn)值的計(jì)算如下：

式中：I′_R(y)、I′_G(y)、I′_B(y)分別表示中心像素點(diǎn)為x的像素區(qū)域Ω(x)的RGB三通道的值，I′^RDCP(x)表示紅色暗通道先驗(yàn)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙透射率水下成像模型的圖像顏色校正方法，其特征在于所述背景光所在位置和背景光估計(jì)值的計(jì)算包括：

由于水下圖像的背景光多位于圖像中的藍(lán)色或者綠色色偏最為嚴(yán)重的區(qū)域，人工光源和白色物體對(duì)背景光區(qū)域的選取造成干擾，通過(guò)四叉樹(shù)分級(jí)搜索方法找到圖像中色偏最嚴(yán)重的顏色通道的像素均值與三顏色通道像素標(biāo)準(zhǔn)差之和相差最大的圖像塊，然后選取該圖像塊區(qū)域內(nèi)與黑色像素點(diǎn)歐式距離最小的像素值作為背景光估計(jì)值，從而得到背景光所在位置的RGB三通道估計(jì)值A(chǔ)_R、A_G、A_B。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙透射率水下成像模型的圖像顏色校正方法，其特征在于所述將紅色暗通道先驗(yàn)值代入雙透射率水下成像模型，獲得后向散射分量透射率包括：

根據(jù)DCP透射率求解方法，將雙透射率水下成像模型兩邊同時(shí)除以背景光，獲得簡(jiǎn)化方程

將紅色暗通道先驗(yàn)值I′^RDCP(x)代入方程(6)的I′_c(x)，消掉未知信息獲得后向散射分量透射率，其結(jié)果為

式中，I′_R(y)、I′_G(y)、I′_B(y)分別表示中心像素點(diǎn)為x的像素區(qū)域Ω(x)的RGB三通道的值，A_R、A_G、A_B分別是表示背景光A_c所在位置的RGB三通道估計(jì)值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于雙透射率水下成像模型的圖像顏色校正方法，其特征在于所述后向散射分量透射率的求解是應(yīng)用局部極小值方法求解的，并運(yùn)用導(dǎo)向?yàn)V波方法作為透射圖的后處理算法，去除透射率圖中出現(xiàn)的塊效應(yīng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙透射率水下成像模型的圖像顏色校正方法，其特征在于所述無(wú)退化像素點(diǎn)的直接分量透射率的計(jì)算，包括：

對(duì)背景光估計(jì)值進(jìn)行校正，獲得無(wú)退化像素點(diǎn)的值I′_c(x_A)；

將無(wú)退化像素點(diǎn)代入雙透射率水下成像模型，變形后可得x_A的直接分量透射率為

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于雙透射率水下成像模型的圖像顏色校正方法，其特征在于所述對(duì)背景光估計(jì)值進(jìn)行校正包括：設(shè)置背景光的紅通道值的下限閾值，調(diào)節(jié)背景光的三通道亮度值的平均值作為背景光校正的結(jié)果，得到校正的背景光值A(chǔ)'_R、A'_G、A'_B。