【技术实现步骤摘要】
一种基于优化和暗通道的水下图像恢复方法
本专利技术涉及图像处理领域，具体涉及一种基于优化和暗通道的水下图像恢复方法。
技术介绍
在陆地资源开发已经满足不了人们需求的现状下，人们逐渐将开发目标转向海洋资源。人们在对海洋资源开发的时候，需要使用相机拍摄、分析，但是由于水下悬浮颗粒的散射，以及海水对不同波长光线吸收效果不同的原因，容易造成图像画质失真、降质，从而无法用于进一步的分析。因此对水下图像的还原工作显得十分重要，具有很高的工程应用价值。在现有的众多图像还原理论中，暗通道理论是比较著名的一种，由于它有着非常理想的物理学理论模型，具有比较好的还原效果，得到了广泛的研究，并形成了很多的分支。但是，该理论始终存在一个问题，就是在使用其进行还原时，它使用的参数为经验设定，始终没有发生变化。通过使用遍历法发现，针对不同图像，其中一个叫做景深还原的参数对还原效果有着重要的影响，不同的景深还原参数直接影响到其输出结果，而不同的图像具有不同的最优景深参数，所以其参数必须因不同图像而异。如果有一个方法，能够针对输入的不同水下图...
【技术保护点】
1.一种基于优化和暗通道的水下图像恢复方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)暗通道还原：以经典暗通道理论为依据，对水下图像进行还原；/n(2)无参考图像质量评价：使用无参考图像质量作为评价指标，根据失真图像的自身特征来估计图像的质量；/n(3)整体优化：使用无参考图像质量作为评价指标，利用优化算法对经典暗通道理论中的参数进行优化。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于优化和暗通道的水下图像恢复方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)暗通道还原：以经典暗通道理论为依据，对水下图像进行还原；
(2)无参考图像质量评价：使用无参考图像质量作为评价指标，根据失真图像的自身特征来估计图像的质量；
(3)整体优化：使用无参考图像质量作为评价指标，利用优化算法对经典暗通道理论中的参数进行优化。
2.根据权利要求1所述的一种基于优化和暗通道的水下图像恢复方法，其特征在于：在上述步骤(1)中，利用经典暗通道理论对水下图像进行还原，具体流程为：
(1.1)水下图像由于光散射和水质吸收的问题导致发生图像退化的现象，一种是图像对比度的下降，一种是对比度的降低；而经典DCP算法的雾化模型为：
I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))(1)
其中，I(x)为水下失真图像，是已知图像；J(x)为水下真实图像，是待求解的图像；t(x)为透射率；A为水体背景估计；
水下图像的退化和空气中图像的退化是相似的；
(1.2)根据下列公式定义暗通道；
Jdark(x)＝miny∈Ω(x)(minc∈(r，g，b)Jc(y))(2)
其中，Jdark(x)表示暗通道图像，为一个单通道图像，且其值为标量；x＝[m，n]T表示图像中的像素坐标向量，m和n是像素坐标值；Jc(y)表示原图像中每个通道的图像，且其值为标量；c表示图像红绿蓝的三通道，Ω(x)表示以像素x为中心的一个窗口；y＝[m，n]T表示小窗口Ω(x)中的像素坐标向量；
(1.3)对于任意一幅输入图像，取其暗通道图像灰度值Jdark(x)最大的0.1％的像素点，对应于原输入图像的像素位置的每个通道灰度值的平均值，并计算出每个通道的大气光值Ac；
(1.4)根据公式(1)和上述步骤(1.3)获得的Ac，得到公式：
其中，Ic(x)和Jc(x)分别表示已知图像和待解图像的c通道；
(1.5)设定透射率为定值且公式(3)两边取最小值，则得到公式：
其中，y表示小窗口Ω(x)中的像素，用于与原有的整副图的x做区别；
(1.6)根据暗通道先验理论，暗通道图像近似为0，即
(1.7)将公式(5)代入公式(4)中，得到公式：
(1.8)为防止去雾太过彻底，恢复出的景物不自然，故引入景深因子参数w，得到公式：
其中，w取0～1；
(1.9)根据公式(8)进行图像恢复；
其中t0是为了防止透射率过小，导致增强的图像过于亮；max(t(x)，t0)取其括号内多个值中最大的值。
3.根据权利要求1所述的一种基于优化和暗通道的水下图像恢复方法，其特征在于：在上述步骤(1.3)中，大气光值Ac是一个三元素向量，且其每一个元素分别对应于每一个颜色通道。
4.根据权利要求1所述的一种基于优化和暗通道的水下图像恢复方法，其特征在于：在上述步骤(1.8)中，w取0.95。
5.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡凯，刘佳，刘云平，陆美霞，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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