一种水下图像增强方法及增强装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种水下图像增强方法及增强装置，能够提高水下图像复原准确性和效率。所述方法包括：获取水下原始图像，并根据水下成像特点，建立水下光学成像模型；利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像，其中，所述清晰化处理包括：对比度增强；利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像；利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到水下复原图像。本发明专利技术涉及图像增强与复原技术领域。

An underwater image enhancement method and device

【技术实现步骤摘要】
一种水下图像增强方法及增强装置
本专利技术涉及图像增强与复原
，特别是指一种水下图像增强方法及增强装置。
技术介绍
由于水体中悬浮颗粒对光线的吸收及散射作用，以及不同波长的光在水下的衰减程度不同，水下图像通常存在细节模糊、对比度低、颜色失真等问题，因此，需要改善水下图像质量。由于，水下光学成像模型和雾天成像模型具有一定的相似性，因此，可借鉴传统的暗通道先验去雾方法消除水下的后向散射模糊，恢复清晰图像。但与色偏不明显的雾天图像不同，水体介质对不同波长的光的吸收特性存在很大差异，传统的暗通道先验去雾算法对透射率的计算存在偏差，不适用于水下区域，当像素点的强度接近水下环境光值时，去雾的图像会出现局部的色斑，出现色偏效应。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种水下图像增强方法及增强装置，以解决现有技术所存在的暗通道先验去雾方法复原水下图像，会出现色偏效应的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种水下图像增强方法，包括：获取水下原始图像，并根据水下成像特点，建立水下光学成像模型；利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像，其中，所述清晰化处理包括：对比度增强；利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像；利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到水下复原图像。进一步地，水下光学成像模型表示为：I(x)＝J(x)·t(x)+A·(1-t(x))其中，I(x)表示水下原始图像，J(x)表示第一清晰图像，t(x)表示场景光透射率，A表示水下环境光。进一步地，所述暗通道先验去雾算法采用的清晰化处理公式为：其中，t0表示透射率阈值。进一步地，对t(x)进行重新线性规划至t(x)change：t(x)change＝t(x)*0.9+0.1其中，t(x)change表示重新规划后的透射率。进一步地，所述利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像包括：对水下原始图像进行降采样处理；将降采样处理得到的缩小图像作为输入，计算暗通道和透射率图像；使用双线性插值的方式重构暗通道和透射率图像，得到具有原图大小的第一清晰图像。进一步地，所述利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像包括：通过色温校正在水下原始图像的R、G、B三个通道乘以各自的增益，调节R、G、B三色的比例，得到：C(R)＝R*ω1C(G)＝G*ω2C(B)＝B*ω3其中，C(R)、C(G)、C(B)分别表示水下原始图像的R、G、B三个通道乘以各自的增益后的相应值；ω1,ω2,ω3都表示增益，ω1,ω2,ω3的取值依据将图像变为灰度图，通过图像信息熵最大理论求得：max(H(R*ω1+G*ω2+B*ω3))→(ω1,ω2,ω3)，H(·)代表图像熵；根据得到的C(R)、C(G)、C(B)，对图像中的每个像素C，调整其R、G、B分量：C(R′)＝C(R)*krC(G′)＝C(G)*kgC(B′)＝C(B)*kb其中，C(R′)、C(G′)、C(B′)分别表示C(R)、C(G)、C(B)乘以各自的增益系数后所得的数值，kr、kg、kb分别表示R、G、B通道的增益系数。进一步地，所述利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到水下复原图像包括：将第一清晰图像与第二清晰图像应用Haar小波基进行三层小波分解，得到不同尺度的低频分量和高频分量；采用平均算子融合方式对低频分量进行处理，并乘以增益系数，获取低频带小波系数；采用区域能量取大融合处理方式对高频分量进行处理，获取高频带小波系数；根据得到的低频带小波系数和高频带小波系数，通过小波逆变换，重构图像，完成图像的融合，得到水下复原图像。本专利技术实施例还提供一种水下图像增强装置，包括：建立模块，用于获取水下原始图像，并根据水下成像特点，建立水下光学成像模型；处理模块，用于利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像，其中，所述清晰化处理包括：对比度增强；校正模块，用于利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像；融合模块，用于利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到水下复原图像。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，获取水下原始图像，并根据水下成像特点，建立水下光学成像模型；利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像；利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像；针对暗通道先验去雾算法校正后的第一清洗图像亮度偏暗，灰度世界算法校正后后的第二清晰图像亮度偏亮，利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到对比度、颜色和亮度更佳的水下复原图像。这样，基于多算法综合优化的水下图像增强方法，从对比度增强和颜色纠正两方面提高水下图像的视觉效果、保存图像有用信息并减少噪声，以便有效地提升低质量、低照度的水下图像的细节清晰度和色彩保真度，复原水下真实场景，从而提高水下图像复原的准确性和效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的水下图像增强方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的图像增强结果示意图；图3为本专利技术实施例提供的水下图像增强装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的暗通道先验去雾方法复原水下图像，会出现色偏效应的问题，提供一种水下图像增强方法及增强装置。实施例一如图1所示，本专利技术实施例提供的水下图像增强方法，包括：S101，获取水下原始图像，并根据水下成像特点，建立水下光学成像模型；S102，利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像，其中，所述清晰化处理包括：对比度增强；S103，利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像；S104，利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到水下复原图像。本专利技术实施例所述的水下图像增强方法，获取水下原始图像，并根据水下成像特点，建立水下光学成像模型；利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像；利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像；针对暗通道先验去雾算法校正后的第一清洗图像亮度偏暗，灰度世界算法校正后后的第二清晰图像亮度偏亮，利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到对比度、颜色和亮度更佳的水下复原图像。这样，基于多算法综合优化的水下图像增强方法，从对比度增强和颜色纠正两方面提高水下图像的视觉效果、保存图像有用信息并减少噪声，以便有效地提升低质量、低照度的水下图像的细节清晰度和色彩保真度，复原水下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下图像增强方法，其特征在于，包括：获取水下原始图像，并根据水下成像特点，建立水下光学成像模型；利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像，其中，所述清晰化处理包括：对比度增强；利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像；利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到水下复原图像。

【技术特征摘要】
1.一种水下图像增强方法，其特征在于，包括：获取水下原始图像，并根据水下成像特点，建立水下光学成像模型；利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像，其中，所述清晰化处理包括：对比度增强；利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像；利用基于小波变换的图像融合算法将第一清晰图像与第二清晰图像进行融合，得到水下复原图像。2.根据权利要求1所述的水下图像增强方法，其特征在于，水下光学成像模型表示为：I(x)＝J(x)·t(x)+A·(1-t(x))其中，I(x)表示水下原始图像，J(x)表示第一清晰图像，t(x)表示场景光透射率，A表示水下环境光。3.根据权利要求1所述的水下图像增强方法，其特征在于，所述暗通道先验去雾算法采用的清晰化处理公式为：其中，t0表示透射率阈值。4.根据权利要求3所述的水下图像增强方法，其特征在于，对t(x)进行重新线性规划至t(x)change：t(x)change＝t(x)*0.9+0.1其中，t(x)change表示重新规划后的透射率。5.根据权利要求1所述的水下图像增强方法，其特征在于，所述利用水下光学成像模型与大气模型相似的特点，利用暗通道先验去雾算法对水下原始图像进行清晰化处理，得到第一清晰图像包括：对水下原始图像进行降采样处理；将降采样处理得到的缩小图像作为输入，计算暗通道和透射率图像；使用双线性插值的方式重构暗通道和透射率图像，得到具有原图大小的第一清晰图像。6.根据权利要求1所述的水下图像增强方法，其特征在于，所述利用灰度世界算法对水下原始图像进行颜色校正，得到第二清晰图像包括：通过色温校正在水下原始图像的R、G、B三个通道乘以各自的增益，调节R、G、B三色的比例，得到：C(R)＝R*ω1C(G)＝G*ω2C(B)＝B*ω3其中，C(R)、C(G)、C(B)分别表示水下原始图像的R、G、B三个通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲涵，马小明，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11