[發(fā)明專利]帶邊緣保持的水下圖像處理系統(tǒng)、方法、裝置和介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011243569.2
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112102208B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉俊明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海彩虹魚海洋科技股份有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/13;G06N3/04
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 楊麗

1.一種帶邊緣保持的水下圖像處理系統(tǒng)，包括：

透射圖估計(jì)模塊，被配置成對采集到的退化水下圖像I執(zhí)行透射圖恢復(fù)操作以生成所述水下圖像的透射圖估計(jì)，所述透射圖估計(jì)模塊包括：

編碼器，用于對所述水下圖像執(zhí)行編碼操作以生成與所述水下圖像相關(guān)聯(lián)的潛在特征，其中所述潛在特征的一個或多個特征通道通過以下方式被確定為指示所述水下圖像的邊緣屬性：在損失函數(shù)的基礎(chǔ)上使所述一個或多個特征通道中的潛在特征與利用邊緣算子計(jì)算得到的邊緣特征之差最小化；

解碼器，用于對由編碼器輸出的潛在特征執(zhí)行解碼以輸出經(jīng)解碼特征；

特征級聯(lián)器，用于抽取所述解碼器輸出的經(jīng)解碼特征，將所述經(jīng)解碼特征上采樣至與所述解碼器最后一層特征相同的尺寸，然后與所述解碼器級聯(lián)；以及

殘差卷積層，用于對經(jīng)級聯(lián)的特征進(jìn)行處理以計(jì)算所述水下圖像的透射圖估計(jì)。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述損失函數(shù)包括：

，

其中為使用邊緣算子計(jì)算得到的邊緣特征，所述邊緣算子包括canny、sobel算子，為所述一個或多個特征通道中的潛在特征，

所述編碼器被進(jìn)一步配置成通過下式來將所述一個或多個特征通道確定為指示所述水下圖像的邊緣屬性：

。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

環(huán)境光估計(jì)模塊，被配置成對所述水下圖像執(zhí)行環(huán)境光估計(jì)操作以生成所述水下圖像的環(huán)境光估計(jì)；

去霧處理模塊，被配置成基于所述透射圖估計(jì)和所述環(huán)境光估計(jì)對所述水下圖像執(zhí)行去霧處理以獲得去霧水下圖像。

4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，所述去霧處理模塊采用的圖像退化模型包括：

其中為像素位置，為所述采集到的退化水下圖像，是去霧水下圖像的真值，為環(huán)境光，為透射圖，

所述去霧處理模塊通過下式來執(zhí)行去霧處理：從單張圖像回歸環(huán)境光估計(jì)和透射圖估計(jì)，進(jìn)而得到去霧結(jié)果：

。

5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：判別器模塊，被配置成對所述透射圖估計(jì)和所述去霧水下圖像相比于透射圖真值t和去霧水下圖像真值J進(jìn)行判別，并且基于判別結(jié)果來訓(xùn)練和監(jiān)督透射圖估計(jì)和環(huán)境光估計(jì)。

6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，所述判別器模塊通過下式來對透射圖估計(jì)和環(huán)境光估計(jì)進(jìn)行訓(xùn)練和監(jiān)督：

其中為所述透射圖估計(jì)模塊輸出的透射圖估計(jì)，為基于所述透射圖估計(jì)和所述環(huán)境光估計(jì)經(jīng)去霧處理的水下圖像，和分別為透射圖和去霧水下圖像的真值。

7.一種帶邊緣保持的水下圖像處理方法，包括：

采集水下圖像；

對所述水下圖像執(zhí)行透射圖恢復(fù)操作以生成所述水下圖像的透射圖估計(jì)，其中所述透射圖估計(jì)利用損失函數(shù)基于所述水下圖像的邊緣特征來確定，包括：

對所述水下圖像執(zhí)行編碼操作以生成與所述水下圖像相關(guān)聯(lián)的潛在特征，其中所述潛在特征的一個或多個特征通道通過以下方式被確定為指示所述水下圖像的邊緣屬性：在損失函數(shù)的基礎(chǔ)上使所述一個或多個特征通道中的潛在特征與利用邊緣算子計(jì)算得到的邊緣特征之差最小化；

對所述潛在特征執(zhí)行解碼以輸出經(jīng)解碼特征；

抽取所述經(jīng)解碼特征，上采樣并級聯(lián)所述經(jīng)解碼特征；以及

對所述經(jīng)級聯(lián)的特征進(jìn)行處理以計(jì)算所述水下圖像的透射圖估計(jì)。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，所述損失函數(shù)包括：

，

其中為使用邊緣算子計(jì)算得到的邊緣特征，所述邊緣算子包括canny、sobel算子，為所述一個或多個特征通道中的潛在特征，

在損失函數(shù)的基礎(chǔ)上使所述一個或多個特征通道中的潛在特征與利用邊緣算子計(jì)算得到的邊緣特征之差最小化包括通過下式來將所述一個或多個特征通道確定為指示所述水下圖像的邊緣屬性：

。