[發(fā)明專利]一種基于低秩分解與融合的水下圖像增強方法

有效

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113191992B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 姜求平;康耀祖;邵楓
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T5/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 周玨

1.一種基于低秩分解與融合的水下圖像增強方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：將水下圖像的R通道、G通道和B通道對應記為{I_R(i,j)}、{I_G(i,j)}和{I_B(i,j)}；然后采用通道補償方法對{I_R(i,j)}中的每個像素點的像素值進行補償處理，得到補償后的R通道，記為{I_RC(i,j)}；對{I_G(i,j)}中的每個像素點的像素值不進行補償處理；對于{I_B(i,j)}，若人眼主觀判定水下圖像明顯偏綠，則對{I_B(i,j)}中的每個像素點的像素值進行補償處理，得到補償后的B通道，記為{I_BC(i,j)}，否則，對{I_B(i,j)}中的每個像素點的像素值不進行補償處理；若人眼主觀判定水下圖像明顯偏綠，則將{I_RC(i,j)}、{I_G(i,j)}和{I_BC(i,j)}組合成補償后的水下圖像，否則，將{I_RC(i,j)}、{I_G(i,j)}和{I_B(i,j)}組合成補償后的水下圖像；其中，1≤i≤Width，1≤j≤Height，Width表示水下圖像的寬度，Height表示水下圖像的高度，I_R(i,j)表示{I_R(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I_G(i,j)表示{I_G(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I_B(i,j)表示{I_B(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I_RC(i,j)表示{I_RC(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I_BC(i,j)表示{I_BC(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，補償后的水下圖像的寬度為Width且高度為Height；

步驟2：對補償后的水下圖像依次進行灰度世界白平衡處理和直方圖對比度調(diào)整，得到顏色校正后的水下圖像，記為{I'(i,j)}；其中，{I'(i,j)}的寬度為Width且高度為Height，I'(i,j)表示{I'(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值；

步驟3：采用伽馬校正方法對{I'(i,j)}進行處理，得到色彩鮮艷的高對比圖像，記為{I'₁(i,j)}；并采用歸一化非銳化掩蔽方法對{I'(i,j)}進行處理，得到細節(jié)突出圖像，記為{I'₂(i,j)}；其中，{I'₁(i,j)}和{I'₂(i,j)}的寬度為Width且高度為Height，I'₁(i,j)表示{I'₁(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'₂(i,j)表示{I'₂(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值；

步驟4：將{I'₁(i,j)}和{I'₂(i,j)}分別由RGB顏色空間轉(zhuǎn)換至Lab顏色空間；然后對{I'₁(i,j)}的L通道進行低秩分解，得到{I'₁(i,j)}的第一層基礎層圖像和第一層細節(jié)層圖像，對應記為{I'_1basic(i,j)}和{I'_1detail(i,j)}；同樣，對{I'₂(i,j)}的L通道進行低秩分解，得到{I'₂(i,j)}的第一層基礎層圖像和第一層細節(jié)層圖像，對應記為{I'_2basic(i,j)}和{I'_2detail(i,j)}；再對{I'_1basic(i,j)}進行低秩分解，得到{I'₁(i,j)}的第二層基礎層圖像和第二層細節(jié)層圖像，對應記為{I'_{1basic_basic}(i,j)}和{I'_{1basic_detail}(i,j)}；同樣，對{I'_2basic(i,j)}進行低秩分解，得到{I'₂(i,j)}的第二層基礎層圖像和第二層細節(jié)層圖像，對應記為{I'_{2basic_basic}(i,j)}和{I'_{2basic_detail}(i,j)}；其中，{I'_1basic(i,j)}、{I'_1detail(i,j)}、{I'_2basic(i,j)}、{I'_2detail(i,j)}、{I'_{1basic_basic}(i,j)}、{I'_{1basic_detail}(i,j)}、{I'_{2basic_basic}(i,j)}、{I'_{2basic_detail}(i,j)}的寬度為Width且高度為Height，I'_1basic(i,j)表示{I'_1basic(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_1detail(i,j)表示{I'_1detail(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_2basic(i,j)表示{I'_2basic(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_2detail(i,j)表示{I'_2detail(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_{1basic_basic}(i,j)表示{I'_{1basic_basic}(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_{1basic_detail}(i,j)表示{I'_{1basic_detail}(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_{2basic_basic}(i,j)表示{I'_{2basic_basic}(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_{2basic_detail}(i,j)表示{I'_{2basic_detail}(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值；

步驟5：對{I'_{1basic_basic}(i,j)}和{I'_{2basic_basic}(i,j)}進行簡單加權(quán)融合，將融合得到的圖像作為基礎層融合圖像，并記為{I'_basic(i,j)}；采用核范數(shù)融合技術(shù)對{I'_1detail(i,j)}和{I'_2detail(i,j)}進行融合，將融合得到的圖像作為第一細節(jié)層融合圖像，并記為{I'_{detail_1}(i,j)}；同樣，采用核范數(shù)融合技術(shù)對{I'_{1basic_detail}(i,j)}和{I'_{2basic_detail}(i,j)}進行融合，將融合得到的圖像作為第二細節(jié)層融合圖像，并記為{I'_{detail_2}(i,j)}；其中，{I'_basic(i,j)}、{I'_{detail_1}(i,j)}、{I'_{detail_2}(i,j)}的寬度為Width且高度為Height，I'_basic(i,j)表示{I'_basic(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_{detail_1}(i,j)表示{I'_{detail_1}(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，I'_{detail_2}(i,j)表示{I'_{detail_2}(i,j)}中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值；

步驟6：對{I'_basic(i,j)}、{I'_{detail_1}(i,j)}和{I'_{detail_2}(i,j)}進行加和，得到水下圖像的增強結(jié)果圖像的L通道，記為將中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值記為對{I'₁(i,j)}的a通道與{I'₂(i,j)}的a通道進行簡單加和求平均，得到水下圖像的增強結(jié)果圖像的a通道，記為將中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值記為對{I'₁(i,j)}的b通道與{I'₂(i,j)}的b通道進行簡單加和求平均，得到水下圖像的增強結(jié)果圖像的b通道，記為將中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值記為然后將和組合成Lab顏色空間的增強結(jié)果圖像；再將Lab顏色空間的增強結(jié)果圖像由Lab顏色空間轉(zhuǎn)換至RGB顏色空間；其中，表示{I'₁(i,j)}的a通道中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，表示{I'₂(i,j)}的a通道中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，表示{I'₁(i,j)}的b通道中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值，表示{I'₂(i,j)}的b通道中坐標位置為(i,j)的像素點的像素值。