图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法及系统，其中的图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法包括以下步骤：获取原始水下图像，基于先验信息将原始水下图像拆分为基本层、反射层和噪声层；根据基本层和反射层的特性，分别进行对比度增强和色彩矫正，并去除噪声层；融合处理后的反射层和基本层，得到去除缺陷后的水下图像。通过结合图层的先验信息将水下图像拆分成三张线性叠加的图层，再对不同的图层进行对比度增强与色彩矫正，最后采用多尺度融合策略对处理后的图层进行融合，获得清晰的水下图像，克服多种水下图像缺陷，提高水下图像的能见度。提高水下图像的能见度。提高水下图像的能见度。

【技术实现步骤摘要】
图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法及系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体为图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]光在水下传播时，受散射效应、吸收效应以及水下微粒的影响，导致水下拍摄的图像存在对比度低、色彩失真、低光照、噪声等缺陷。降质的水下图像大幅降低水下目标识别准确率与检测精度。而现有技术中的图像处理算法仅针对其中某一类缺陷进行设计，导致其虽然对某一类缺陷具有良好的效果但不能同时去除多种缺陷，难以满足水下图像多缺陷去除的要求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法及系统，通过结合图层的先验信息将水下图像拆分成三张线性叠加的图层，再对不同的图层进行对比度增强与色彩矫正，最后采用多尺度融合策略对处理后的图层进行融合，获得清晰的水下图像，克服多种水下图像缺陷，提高水下图像的能见度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一个方面提供图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法，包括以下步骤：
[0007]获取原始水下图像，基于先验信息将原始水下图像拆分为基本层、反射层和噪声层；
[0008]根据基本层和反射层的特性，分别进行对比度增强和色彩矫正，并去除噪声层；
[0009]融合处理后的反射层和基本层，得到去除缺陷后的水下图像。
[0010]基于先验信息将原始水下图像拆分为基本层、反射层和噪声层，如下式所示：
[0011][0012]式中，U
c
(x)表示水下图像，B
c
(x)表示基本层，W
c
(x)表示噪声层。x为像素坐标，c∈{r,g,b}表示水下图像的红、绿、蓝三通道。
[0013]基本层中包含水下图像的细节纹理信息，采用同态滤波抑制其中的低频分量，并增强高频分量，以实现对比度增强。具体为：
[0014]将基本层表示为高频和低频分量的乘积，分别对基本层和高频和低频分量的乘积依次进行对数变换、同态滤波器和傅里叶变换后，转换至频率域；
[0015]对基本层依次进行傅里叶逆变换和指数变换，获得滤波后的基本层；
[0016]对滤波后的基本层进行线性拉伸，映射至设定区间，获得增强后的基本层。
[0017]反射层包含水下图像的色彩失真，通过对预先收集的水下高清图像进行统计，获
得高清图像的先验分布，将反射层的先验分布映射为水下高清图像的先验分布，以实现色彩矫正。
[0018]具体为：
[0019]获取设定数量的水下高清图像，转换至RGB颜色空间；
[0020]统计水下高清图像的红、绿、蓝三通道的像素值，获得水下高清图像的先验分布和对应的累计分布函数；
[0021]统计反射层红、绿、蓝三通道的像素值，获得反射层红、绿、蓝通道的先验分布和对应的累计分布函数；
[0022]令反射层的累计分布函数与水下高清图像的累计分布函数相等，同时反射层要映射成的目标灰度级，为水下高清图像的累计分布函数的逆函数与反射层的累计分布函数的乘积，将反射层的红、绿、蓝三通道的直方图变换映射，得到矫正后的反射层。
[0023]融合处理后的反射层和基本层，得到去除缺陷后的水下图像，如下式所示：
[0024][0025]式中，为融合后的图像金字塔，为经过增强处理的基本层，为经过矫正处理的反射层，La
v
[.]和Gs
v
[.]分别表示计算图像的拉普拉斯和高斯金字塔，v表示金字塔层数，和分别表示和对应的归一化权重图；
[0026]对融合后的图像金字塔进行上采样，得到去除缺陷后的清晰水下图像。
[0027]本专利技术的第二个方面提供实现上述方法所需的系统，包括：
[0028]图层分解模块，被配置为：获取原始水下图像，基于先验信息将原始水下图像拆分为基本层、反射层和噪声层；
[0029]图层处理模块，被配置为：根据基本层和反射层的特性，分别进行对比度增强和色彩矫正，并去除噪声层；
[0030]图层融合模块，被配置为：融合处理后的反射层和基本层，得到去除缺陷后的水下图像。
[0031]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0032]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法中的步骤。
[0033]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0034]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法中的步骤。
[0035]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0036]1、将低对比度、色彩失真、噪声等含有多种缺陷的原始图像传输至不同的图像层进行有针对性地处理，再将处理后的多个图像层融合输出处理后的图像，从而对不同场景的水下图像都具有良好的缺陷去除效果，具有较好的鲁棒性。
[0037]2、图层处理步骤采用同态滤波和基于色彩先验的直方图矫正方法对基本层和反射层进行处理，可以大幅提高对比度并还原色彩。
[0038]3、图层融合步骤采用多尺度融合策略可以锐化水下图像细节，并抑制光晕现象。
附图说明
[0039]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0040]图1是本专利技术一个或多个实施例提供的水下图像多缺陷去除方法的流程示意图；
[0041]图2是本专利技术一个或多个实施例提供的水下图像多缺陷去除过程中的水下图像先验分布示意图；
[0042]图3(a)
‑
图3(d)是本专利技术一个或多个实施例提供的水下图像分别存在低对比度、色彩失真、低光照和噪声缺陷以及去除缺陷后的对比示意图。
具体实施方式
[0043]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0044]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0045]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0046]正如
技术介绍
中所描述的，光在水下传播时，受散射效应、吸收效应以及水下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法，其特征在于，包括以下步骤：获取原始水下图像，基于先验信息将原始水下图像拆分为基本层、反射层和噪声层；根据基本层和反射层的特性，分别进行对比度增强和色彩矫正，并去除噪声层；融合处理后的反射层和基本层，得到去除缺陷后的水下图像。2.如权利要求1所述的图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法，其特征在于，基于先验信息将原始水下图像拆分为基本层、反射层和噪声层，如下式所示：式中，U
c
(x)表示水下图像，B
c
(x)表示基本层，W
c
(x)表示噪声层，x为像素坐标，c∈{r,g,b}表示水下图像的红、绿、蓝三通道。3.如权利要求1所述的图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法，其特征在于，所述基本层中包含水下图像的细节纹理信息，采用同态滤波抑制其中的低频分量，并增强高频分量，以实现对比度增强。4.如权利要求3所述的图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法，其特征在于，根据基本层的特性进行对比度增强，具体为：将基本层表示为高频和低频分量的乘积，分别对基本层和高频和低频分量的乘积依次进行对数变换、同态滤波器和傅里叶变换后，转换至频率域；对基本层依次进行傅里叶逆变换和指数变换，获得滤波后的基本层；对滤波后的基本层进行线性拉伸，映射至设定区间，获得增强后的基本层。5.如权利要求1所述的图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法，其特征在于，所述反射层包含水下图像的色彩失真，通过对预先收集的水下高清图像进行统计，获得高清图像的先验分布，将反射层的先验分布映射为水下高清图像的先验分布，以实现色彩矫正。6.如权利要求5所述的图层分离再融合的水下图像多缺陷去除方法，其特征在于，根据反射层的特性进行色彩矫正，具体为：获取设定数量的水下高清图像，转换至RGB颜色空间；统计水下高清图像的红、绿、蓝三...

【专利技术属性】
技术研发人员：代成刚，陈成军，李东年，赵正旭，林明星，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：