[發明專利]一種基于NSCT圖像融合的強散射環境下圖像復原方法

在審

• 申請號: 202110987104.6
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113763267A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 付強;祝勇;段錦;黃丹飛;李英超;徐淼;范新宇;張兵;王佳琳
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/13;G06K9/62
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 石星星;李曉莉

本發明一種基于NSCT圖像融合的強散射環境下偏振成像退化圖像復原方法，屬于光學圖像處理領域；包括水下圖像預處理、算法輸入、NSCT分解、正交匹配追蹤法(OMP)重構、邊緣檢測技術將源圖像邊緣覆蓋到初始融合圖像上、算法輸出。本發明選取信息熵(EN)、平均梯度(AG)、標準差(STD)作為圖像評價指標，利用維納濾波法、約束最小二乘濾波法、盲去卷積法進行圖像復原，與本發明專利算法對比。經試驗計算，本發明專利算法在信息熵(EN)、平均梯度(AG)、標準差(STD)三個方面均是最高的，即最有效的，其中平均梯度(AG)較強度成像提高3.5倍，較偏振成像提高10％；標準差(STD)較強度成像提高44％，較偏振成像提高17％。

技術領域

本發明屬于光學圖像處理領域，尤其涉及一種基于NSCT圖像融合的強散射環境下偏振成像退化圖像復原方法。

背景技術

地球上海洋面積約占70％，海洋擁有大量資源可以被人類開發利用。隨著人類對土地資源的過度開發，生態失衡問題愈發嚴重，所以人類將目光轉移到了水下資源開發。但由于水下環境復雜多變，對水下資源開發并不容易。因此水下偏振成像技術和探測技術成為人們關注的焦點，在水下資源的開發和勘探、軍事偵察等方面有著廣泛的應用。

在對水下目標物進行圖像獲取時，圖像質量往往很難令人滿意，造成這種現象的原因是由于自然界水中含有大量的懸浮粒子和可溶性物質對光的吸收和散射效應，從而使得成像系統接收的光受到嚴重衰減，導致獲取的圖像模糊不清，圖像質量降低。

偏振是振幅、波長、相位外電磁波的另一重要特征屬性。偏振圖像在成像時成像系統接收到的光不但擁有傳統的光學特性，還附帶大量的偏振矢量特性。與傳統的可見光成像、紅外成像、光譜成像等相比，偏振成像技術在探測、偵察等方面擁有獨特的優勢。

影響圖像質量下降的主要原因是散射作用。散射作用可以分為后向散射和前向反射。后向散射是一種現象，光在照射目標物體的過程中，水中的光線會受到水中懸浮粒子的干擾，傳播路徑會發生較為嚴重的偏離，大大降低圖像的質量。前向散射是指由于水中懸浮粒子的干擾，在水中光線在被成像系統接收前傳播發生輕微的偏離，從而降低水下圖像質量。Contourlet變換可以有效的描述圖像的輪廓信息，但具有平移不變性，在圖像處理中會導致圖像失真。基于暗通道、圖像融合及Retinex算法，這些雖然能在一定程度上改善水下成像質量，但圖像的色彩、細節和清晰度仍有待進一步提高。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于NSCT圖像融合的強散射環境下偏振成像退化圖像復原方法，以解決上述背景技術中提到的基于暗通道、圖像融合及Retinex算法，這些雖然能在一定程度上改善水下成像質量，但圖像的色彩、細節和清晰度仍有待進一步提高的技術問題。

為實現上述目的，本發明的一種基于NSCT圖像融合的強散射環境下偏振成像退化圖像復原方法的具體技術方案如下：

所需的設備：水下偏振成像探測裝置、計算機、VC++編程軟件

一種基于NSCT圖像融合的強散射環境下圖像復原方法，具體包括以下步驟，且以下步驟順次進行：

步驟S1、水下圖像預處理：利用藍綠通道的信息來補償紅色通道；

步驟S2、算法輸入：偏振度圖像DOP，強度圖像S0，測量矩陣為高斯矩陣Φ；

步驟S3、將強度圖像S0作為源圖像進行強度NSCT分解得到強度低頻系數和強度高頻系數，將偏振度圖像DOP作為源圖像進行偏振NSCT分解，得到偏振低頻系數和偏振高頻系數；