[發(fā)明專利]基于人眼雙拮抗色彩恒常的水下圖像復(fù)原方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011000428.8
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112132763B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔斌;錢晶;楊靜;王燦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院;鵬城實驗室
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40;G06T5/50;G06T7/90;G06T3/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張景云

1.基于人眼雙拮抗色彩恒常的水下圖像復(fù)原方法，其特征在于：包括以下步驟：

S01.對原始圖像進(jìn)行基于人眼雙拮抗的色差恒常處理，得到色彩補(bǔ)償圖像I_BC；

S02.對原始圖像進(jìn)行基于白平衡的對比度拉伸處理，得到對比度拉伸圖像I_LS；

S03.圖像融合，將色彩補(bǔ)償圖像I_BC和對比度拉伸圖像I_LS在HSV空間進(jìn)行同和，得到融合圖像I_RH；

S04.將所述融合圖像I_RH從HSV轉(zhuǎn)變成RGB，得到目標(biāo)圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人眼雙拮抗色彩恒常的水下圖像復(fù)原方法，其特征在于：所述步驟S01具體為：

1)在視錐層中將原始圖像從RGB空間表達(dá)變換到視錐細(xì)胞的LMS空間表達(dá)，轉(zhuǎn)換公式如下：

2)在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)層分別進(jìn)行照度和兩組色對的單拮抗計算，先將LMS信號經(jīng)下式的線性變換至單拮抗空間表達(dá)：

再進(jìn)行感受野卷積運算，用“+”表示激發(fā)、“-”表示抑制，以紅+綠-拮抗為例計算公式SO_l+m-為：

式中的σ定義感受野的大小并且：

3)在V1層，兩個具有不同大小感受野的單拮抗共同作用形成雙拮抗響應(yīng)，按下式計算：

DO_lm(x,y)＝SO_l+m-(x,y；σ)+k·SO_m+l-(x,y；λσ)

DO_sy(x,y)＝SO_s+y-(x,y；σ)+k·SO_y+s-(x,y；λσ)

DO_b(x,y)＝SO_b+(x,y；σ)+k·SO_b-(x,y；λσ)

式中的σ和λσ分別定義雙拮抗細(xì)胞的中心控制感受野和環(huán)繞感受野的大小并且一般取λ＝3，k給出環(huán)繞感受野的權(quán)重；

4)在高級視覺皮層，將雙拮抗細(xì)胞的輸出按照下式轉(zhuǎn)回LMS空間再轉(zhuǎn)至RGB空間表達(dá)：

5)藍(lán)-綠反向色偏矯正，矯正公式如下：

其中R1、G1、B1為修正后的結(jié)果，R、G、B為原雙拮抗結(jié)果圖像信息，r、g、b為原始圖像信息；k1、k2、k3為設(shè)定常量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人眼雙拮抗色彩恒常的水下圖像復(fù)原方法，其特征在于：所述步驟S02具體為：首先對原始圖像像素值進(jìn)行累積直方圖統(tǒng)計，然后裁剪靠近0和255的直方圖所屬的像素點，統(tǒng)計出剩余像素的最小值V_min和最大值V_max，而后將在區(qū)間[V_min,V_max]范圍內(nèi)的像素值經(jīng)仿射變換拉伸至[0,255]，得到對比度拉伸后的水下圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人眼雙拮抗色彩恒常的水下圖像復(fù)原方法，其特征在于：所述步驟S03具體為：

5)首先，分別將色彩補(bǔ)償圖像I_BC和對比度拉伸圖像I_LS從RGB表達(dá)(r,g,b)變換為HSV表達(dá)(h,s,v)；RGB到HSV的變換公式如下：

M＝max(r,g,b),m＝min(r,g,b)

v＝M

6)接著，我們?nèi)∩恃a(bǔ)償圖像I_BC的色度h_BC和飽和度s_BC，以及對比度拉伸圖像I_LS的明度v_LS，組合在一起分別構(gòu)成融合后圖像I_RH的色度、飽和度以及明度，即：h_RH＝h_BC,s_RH＝s_BC,v_RH＝v_LS。