一种基于双引导滤波的水下图像增强方法技术

本发明专利技术提供一种基于双引导滤波的水下图像增强方法，首先，对水下图像进行红通道补偿和灰度世界白平衡，校正水下图像的色彩；接下来，使用引导滤波对白平衡后的图像进行增强，得到第一个融合输入图像。然后使用不同尺度的引导滤波得到精确的平滑图像，作为第二个融合输入图像。最后，使用多尺度融合方法，根据输入图分别得到四个权重图，得到标准化权重图，将权重图与输入图进行多尺度融合。本发明专利技术利用双引导滤波对水下图像处理，使得增强后的图像视觉效果较好，提升了清晰度。提升了清晰度。提升了清晰度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双引导滤波的水下图像增强方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体而言，尤其涉及一种基于双引导滤 波的水下图像增强方法。

技术介绍

[0002]海洋是大自然最为丰富的宝库，但是人类获取海洋中的资源时却受到诸 多限制，为突破这些限制，需要先使用摄影设备等获得水下信息，为了尽可 能地获得真实的水下信息，要求水下图像具有较高的质量，高质量的水下图 像信息可以获得更多的关键信息，但受水中环境的影响，水下图像会有不同 程度的退化，例如对比度低，颜色失真和细节模糊，这些问题使得获得真实 的水下信息十分困难。因此水下图像的增强和恢复成为一项具有挑战性的任 务。
[0003]水下图像增强方法直接调整像素值来改善图像的视觉效果，虽然在一定 程度上改善了图像的质量，但不能完全去除散射的影响。复原方法考虑图像 退化的原因，建立了物理模型。深度学习的方法是通过训练大量数据学习其 特征来实现复原。
[0004]近年来，在水下图像增强方面有许多研究成果。图像融合方法是一种有 效的水下图像增强方法。
专利技术内容
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双引导滤波的水下图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：对水下图像进行红通道补偿和灰度世界白平衡，校正所述水下图像的色彩；步骤S02：通过引导滤波对灰度世界白平衡后的图像进行增强，提高对比度，得到第一个融合输入图像；步骤S03：通过不同尺度的引导滤波得到精确的平滑图像，进而得到白平衡图像的锐化版本，得到第二个融合输入图像；步骤S04：通过提取融合输入图像的全局对比度、饱和度、局部对比度和显著性四个特征权重图，通过所述四个特征权重图得到标准化权重图；步骤S05：通过多尺度融合方法，将所述标准化权重图与所述两幅融合输入图像进行多尺度融合；步骤S06：通过调节每个通道中像素的大小，去除过亮和过暗区域，最终得到增强结果图。2.根据权利要求1所述的一种基于双引导滤波的水下图像增强方法，其特征在于，步骤S01中，红色通道的补偿系数为：r
rc
(x，y)＝I
g
(x，y)
×
(1
‑
I
r
(x，y))；其中，I
r
(x，y)和I
g
(x，y)分别表示图像的红绿通道的强度值；所述红色通道的最终像素值为：对于蓝通道，同样有：r
bc
(x，y)＝I
g
(x，y)
×
(1
‑
I
b
(x，y))；其中，I
r
(x)，I
g
(x)和I
b
(x)分别表示红，蓝，绿通道的强度值，和表示对应通道强度的平均值；λ表示动态参数，用于防止过度补偿；色彩衰减补偿后，采用灰世界白平衡法进行色彩校正，得到各通道的增益系数如下：其中，C∈{R，G，B}分别表示不同通道的值，K
C
表示每个通道的增益，λ表示一个动态参数，且λ＝0.005)，m和n分别表示图像的长度和宽度；为保证输出图像的视觉效果更加自然，引入自适应对比度拉伸，具体方法如下：其中，C表示R、G、B通道，T
C
(i，j)表示R、G、B通道白平衡后的值。3.根据权利要求1所述的一种基于双引导滤波的水下图像增强方法，其特征在于，步骤S02中使用引导滤波对图像进行增强的步骤如下：所述引导滤波表示为：G
L
(x,y)＝guide(I,r,ε)*T
L
(x,y)；
其中，G
L
(x,y)表示滤波输出，T
L,i
(x,y)表示输入图像L通道的像素值,I表示引导图像，r表示滤波窗口半径，ε表示与平滑效果相关的正则化系数，*表示滤波操作；则增强的L通道为：L(x,y)＝λ(I(x,y)
‑
G
L
(x,y))+G
L
(x,y)。4.根据权利要求1所述的一种基于双引导滤波的水下图像增强方法，其特征在于，步骤S03中得到白平衡图像的锐化版本的步骤如下：选择低、中、高三个尺度的引导滤波对白平衡后图像进行操作，其中通常0.2
‑
0.4表示低尺度，0.4
‑
0.6表示中尺度，0.6
‑
0.8表示高尺度，获得三个不同尺度锐化图像，并对三个锐化图像求平均值获取更精确的平滑图像：T
b
(x,y)＝guide*L(x,y)；通过选择不同正则化系数的引导滤波得到多幅平滑图像，并为每个平滑图像分配一个权重值，最终结合为一个平滑图像：其中，I(x,y)表示输入图像，q表示引导图像，N表示尺度的数量，ω表示每个尺度的权重，设置为T(x,y)表示输出的平滑后的图像；将所述平滑图像从输入图像中减去，得到边缘细节图像；最后，将边缘细节图像与输入图像线性融合，得到锐化图像，最后的锐化结果表示为：S(x,y)＝s
×
[I(x,y)
‑
T(x,y)]+I(x,y)；其中，s为锐化程度控制因子，s＝1.5。5.根据权利要求1所述的一种基于双引导滤波的水下图像增强方法，其特征在于，所述步骤S04中提取图像的四个特征权重图的步骤如下：通过计算对Lab空间中亮度通道应用拉普拉斯滤波器后的绝对值来估计全局对比度权重W
La,k
(x,y)；所述饱和度权重需要先得到Lab空间中的L通道值，然后计算每个通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维石，张得欢，孙佳铭，沈佳琦，施泰安，周景春，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：