一种用于水下图像的复原方法技术

本发明专利技术公开了一种用于水下图像的复原方法，包括以下步骤：获取初始水下图像，并建立水下图像复原模型，得到一次水下图像模型；将初始水下图像进行计算并输出经过水下先验暗通道处理后的图片；将一次处理后的图片的二阶变分以及一阶变分相结合得到带有正则化参数的能量公式；使用admm迭代算法对能量公式进行迭代计算；建立关于正则化参数的自适应调整的能量函数并使用admm迭代算法计算出正则化参数，此时可以得到一次复原图像；根据RGB三种通道之间的相互关系结合阴阳对优化算法实现对一次复原图像的红色通道的合理补偿，得到完整复原图像。本发明专利技术提高运算速度，兼顾纹理增强、噪声抑制和视觉效果增强，保证了复原的图片的还原度和清晰度。原度和清晰度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水下图像的复原方法


[0001]本专利技术属于水下图像复原
，具体涉及一种用于水下图像的复原方法。

技术介绍

[0002]随着海洋生物学、环境监测、资源探测、水下目标探测与识别等诸多海洋科学的发展，水下图片变得越来越重要，水下图片的质量对上述学科影响巨大。由于水下复杂的物理特性，会导致水下图像对比度低、颜色偏差或失真等问题，严重影响水下图像质量。为了解决上述问题，提高水下目标识别的精度，许多学者提出了提高水下图像质量的解决方案。一般可以分为三类: 基于附加信息、基于图像增强和基于水下物理特性。
[0003]在早期工作中人们通过附加信息来提高水下图像质量，例如使用偏振滤波器或者多尺度图片融合等。这些方法的原理和作用简单有效，但不适用于复杂场景和浑浊度较高的水下环境。
[0004]基于图片增强的算法有白平衡、自适应直方图均衡化，小波变换，图像融合以及加权引导滤波等，这些方法能够获得高对比度的图像。然而，这些算法是基于水下图像本身的特征，而非水下物理条件，因此恢复后的图像可能存在噪声放大、颜色偏差等缺点。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水下图像的复原方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取初始水下图像，并建立水下图像复原模型，得到一次水下图像模型；S2、对建立的一次水下图像模型进行计算并输出经过水下先验暗通道处理后的图片；S3、将S1中一次处理后的图片的二阶变分以及一阶变分相结合得到带有正则化参数的能量公式；其中一阶及二阶差分算子由S2处理得到；S4、使用admm迭代算法对能量公式进行迭代计算；S5、建立关于正则化参数的自适应调整的能量函数并使用admm迭代算法计算出正则化参数，此时可以得到一次复原图像；S6、根据RGB三种通道之间的相互关系结合阴阳对优化算法实现对一次复原图像的红色通道的合理补偿，得到完整复原图像。2.根据权利要求1所述的一种用于水下图像的复原方法，其特征在于，S1中水下图像复原模型为：I(x)＝J(x)t(x)+A(1
‑
t(x))
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(1)I(x)表示水下图片中在像素点x处的亮度，J(x)表示复原后的清晰图像在像素点x处的亮度；t(x)表示在像素点x处的透射率；A为水体背景的光照强度。3.根据权利要求2所述的一种用于水下图像的复原方法，其特征在于，S2中初始水下图像相应的先验暗通道的定义为：其中I
c
(x)为原始图片在每一个像素点亮度，Ω是一个以x为中心的区域矩阵，G,B为相应的绿蓝颜色通道；C为水下图像通道y为图片中每个像素的位置；由于水下环境中红光衰减所以在蓝绿通道上对公式(1)两边同时取最小值，并且同时除以水下背景光照强度A可得公式为：根据公式(2)和(3)可以推导出相应的传输图t
DCP
为：4.根据权利要求3所述的一种用于水下图像的复原方法，其特征在于，S3中带有正则化参数的能量公式为：其中λ1、λ2是正则化参数，t
DCP
为S2中经过先验暗通道处理后的图片，D以及D2是S2处理之后得到的一阶以及二阶差分算子；其中ε是相关的平滑度度量公式：其中α是一个经验值，选取为0.5,为t的一阶差分。
5.根据权利要求4所述的一种用于水下图像的复原方法，其特征在于，S4中对能量公式进行迭代计算的步骤为：引入o,p和q参数辅助计算:S3中的能量公式可以被表达为：其中σ为公式(5)使用拉格朗日乘子法的拉格朗日乘子，θ为公式(5)使用admm算法时加入惩罚项的惩罚系数。上式可以分解为五个极小值的求解过程：固定J
K+1
,O
K+1
,P
K+1
,q
K+1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：于坤，程煜峰，刘彦磊，李龙飞，张凯华，刘玉芳，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：