[發(fā)明專利]一種基于渾濁度分級(jí)的水下圖像增強(qiáng)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210105529.4
• 申請(qǐng)日: 2022-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114463211A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓斌;王浩;林一成;魯亮;梁承元;陳學(xué)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 武漢華之喻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 王世芳;方放

本發(fā)明涉及水下圖像增強(qiáng)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于渾濁度分級(jí)的水下圖像增強(qiáng)方法，包含以下步驟：讀取待處理圖像，計(jì)算獲取圖像直方圖數(shù)據(jù)；根據(jù)圖像直方圖數(shù)據(jù)，計(jì)算待處理圖像三通道上每個(gè)通道的像素值均值和像素值方差；根據(jù)每個(gè)通道的像素值方差，獲取待處理圖像的渾濁級(jí)別；根據(jù)每個(gè)通道的像素值均值，獲取待處理圖像的色偏級(jí)別；將具有最大通道偏移量的通道作為色偏通道；根據(jù)圖像的渾濁級(jí)別選擇對(duì)應(yīng)的增強(qiáng)處理方法，在對(duì)應(yīng)增強(qiáng)處理方法中，根據(jù)待處理圖像的色偏級(jí)別和色偏通道進(jìn)行增強(qiáng)處理，得到結(jié)果圖像。本發(fā)明能夠?qū)Σ惶幱谕瑴啙岢潭鹊乃w中的圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，針對(duì)性的處理保證了圖像增強(qiáng)的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下圖像增強(qiáng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于渾濁度分級(jí)的水下圖像增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

我國(guó)海岸線長(zhǎng)度位于世界前列，海洋面積與淡水面積龐大，水下資源開(kāi)發(fā)、水下領(lǐng)域探索、海底地形勘探等水下作業(yè)的需求越來(lái)越大，尤其是像黃河這種水體渾濁的淡水環(huán)境，以及工廠污水、野外渾濁水域等，由于這種水體可見(jiàn)度低，水體自身渾濁程度高，且水下環(huán)境復(fù)雜，對(duì)水下作業(yè)的視覺(jué)信息影響很大，進(jìn)一步影響水下作業(yè)質(zhì)量，因此，提高渾濁水體下的圖像質(zhì)量有著重要意義，在水下作業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有的圖像增強(qiáng)方法雖然在大多水域能夠取得較好結(jié)果，但其應(yīng)用范圍具有一定限制，在渾濁水體以及水體渾濁度隨時(shí)間變化的水域種，現(xiàn)有圖像增強(qiáng)方法往往達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。傳統(tǒng)圖像增強(qiáng)方法從水下成像理論出發(fā)，對(duì)水下圖像問(wèn)題進(jìn)行解決，其理論成熟，方法多樣，在海洋以及普通淡水領(lǐng)域都能夠取得較好結(jié)果，但是該類型的方法沒(méi)有考慮渾濁度變化產(chǎn)生的影響，在大跨度的輕-重渾濁水體中，圖像問(wèn)題也會(huì)不同，此時(shí)該類型的方法會(huì)得不到預(yù)期結(jié)果。隨著計(jì)算機(jī)性能的提升，結(jié)合深度學(xué)習(xí)的圖像增強(qiáng)算法近年逐步取得較好的成果，在海量數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，該類型的增強(qiáng)方法能夠很好的提高水下圖像質(zhì)量，但該方法需要高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫(kù)，目前針對(duì)渾水體、污染廢水等水體的水下圖像數(shù)據(jù)庫(kù)十分稀少，極大地限制了學(xué)習(xí)類圖像增強(qiáng)方法對(duì)該類型水體的增強(qiáng)效果。

Robotics期刊上一篇廈門大學(xué)的期刊《An Underwater Image EnhancementAlgorithm for Environment Recognition and Robot Navigation》介紹了一種新型圖像增強(qiáng)方法，該方法使用深度學(xué)習(xí)對(duì)目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行識(shí)別，然后針對(duì)不同的渾濁環(huán)境使用不同的處理方法。該增強(qiáng)方法能夠在其要求的水域中取得較好的增強(qiáng)結(jié)果，同時(shí)能一定程度地適應(yīng)不同渾濁程度。但該方法中的環(huán)境識(shí)別方法需要大量的水下數(shù)據(jù)圖像支撐，而當(dāng)前渾濁水下圖像數(shù)據(jù)庫(kù)十分稀少，因此其在重度渾濁水體中的表現(xiàn)不佳。同時(shí)該方法中不同環(huán)境下的增強(qiáng)處理不夠合理，它在不同環(huán)境下的處理方法完全一致，僅是少數(shù)參數(shù)設(shè)置差異，在大跨度的輕-重渾濁水體中，需要采用不同的方法來(lái)解決對(duì)應(yīng)的水下圖像問(wèn)題。

天津大學(xué)的專利CN105205792A和CN105761227A公布了兩種水下圖像增強(qiáng)的處理方法，這兩種方法分別從亮度分離和暗通道入手，他們都能有效的改善水下圖像質(zhì)量，提高圖像飽和度，但這些方法都是針對(duì)海洋水域，所處的水體狀況較好，水質(zhì)較為清晰，而在渾濁水體下的處理效果難以得到保證。大連理工大學(xué)的專利CN113837963A采用基于深度網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)水下圖像進(jìn)行增強(qiáng)，利用LAB顏色空間將圖像對(duì)比度增強(qiáng)，在圖像通道上進(jìn)行解耦，降低深度網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的映射難度。類似的，哈爾濱工程大學(xué)的專利CN102930512A在HSV顏色空間下結(jié)合Retinex對(duì)水下圖像進(jìn)行增強(qiáng)，其將H分量保持不變，S分量進(jìn)行表面波去噪，V分量進(jìn)行Retinex增強(qiáng)，在處理完之后，將HSV空間融合，然后轉(zhuǎn)到RGB空間得到增強(qiáng)后的圖像。

上述方法都可以有效的改善水下圖像質(zhì)量，但是他們多是針對(duì)海洋水體或者水質(zhì)較好的情況，在渾濁水體或者渾濁度變化的水體中，其增強(qiáng)效果難以得到保證，因此，研究設(shè)計(jì)一種新型的渾濁水體下的圖像增強(qiáng)方法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于渾濁度分級(jí)的水下圖像增強(qiáng)方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法對(duì)復(fù)雜渾濁水體中的圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理或增強(qiáng)方法單一的問(wèn)題。