[發明專利]一種水下圖像增強方法

在審

• 申請號: 202210613693.6
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115034985A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 張蘭勇;李承羽;韓宇;常佳程;譚逸凡;任元杰;趙世泉;張梓琪;張仁冰;任偉杰;李冰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種水下圖像增強方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對水下拍攝得到的原始圖像進行反轉處理，得到對應的暗通道圖像；

步驟2：根據暗通道圖像計算全局背景光和水下環境光；

步驟3：計算得出經過導向濾波處理后的水介質對光的透射率；

步驟4：根據所述全局背景光和水介質對光的透射率計算得到初步的去霧處理水下圖像；

步驟5：利用多尺度的Retinex算法對初步的去霧處理水下圖像進行圖像增強處理；

步驟6：利用色彩恢復函數彌補圖像失真現象；

步驟7：利用直方圖截取平衡不同色彩通道的多尺度Retinex處理值在最終處理圖像中的占比，獲得二次處理水下圖像；

步驟8：利用高斯濾波和引導濾波的雙邊濾波器對二次處理水下圖像進行噪點處理，得到最終圖像。

2.根據權利要求1所述的一種水下圖像增強方法，其特征在于：所述反轉處理采用暗通道先驗算法，包括：

求取原始圖像的各個色彩通道最小值：

其中，{R,G,B}表示圖像顏色空間的三個顏色通道，I^c(x,y)表示原始圖像的c顏色通道的單色彩通道圖像，c∈{R，G，B}，I^dark(x,y)表示原始圖像的暗通道圖，Ω表示非純背景區域內任意的局部區域。

3.根據權利要求1所述的一種水下圖像增強方法，其特征在于：步驟2所述根據暗通道圖像計算全局背景光和水下環境光包括：

在暗通道圖像I^dark(x,y)中選擇像素值大于設定閾值的像素點，在RGB三個通道中分別確定所述像素點坐標對應的像素值，每個通道中所述像素點坐標對應的像素值的均值定義為全局背景光A_∞：

其中，N為所述像素點的數量，SUM_R、SUM_G、SUM_B分別表示在R、G、B通道所述像素點坐標對應的像素值之和，表示色彩通道c上的全局背景光數值，c∈{R，G，B}；

對原始水下圖像I(x,y)計算水下環境光：

A(x,y)＝A_∞[1-e^-αd(x,y)]

其中，d(x,y)表示像素點(x,y)與拍攝攝像頭之間的距離，α代表光線在水體中的衰減系數。

4.根據權利要求1所述的一種水下圖像增強方法，其特征在于：步驟3所述經過導向濾波處理后的水介質對光的透射率為：

其中，k為設定的全局調整參數，k＝α·α_λ，α為光線在水體中的衰減系數，α_λ為波長系數；t(x,y)為光線穿越介質的透射率，t(x,y)的預估值滿足：

其中，ω∈(0,1)是一個設定的保留系數，I^c(x,y)表示原始圖像的c顏色通道的單色彩通道圖像，表示色彩通道c上的全局背景光數值，c∈{R，G，B}。

5.根據權利要求1所述的一種水下圖像增強方法，其特征在于：所述初步的去霧處理水下圖像表達式為：

其中，I(x,y)為原始水下圖像，A_∞為全局背景光，為經過導向濾波處理后的水介質對光的透射率，t₀為設定的閾值，當小于t₀的時候，令GMG_k為設定的全局調整參數k對應的圖像灰度平均梯度，滿足：

其中，P和Q表示拍攝的水下圖像I(x,y)的尺寸，尺寸表示為P×Q，遍歷循環得到最優的k值，最優k值對應的GMG_k為最大值。