一种大气-海洋散射环境退化图像复原方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大气

【技术实现步骤摘要】
一种大气
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海洋散射环境退化图像复原方法及系统


[0001]本专利技术属于散射环境下退化图像复原
，具体涉及一种大气
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海洋散射环境退化图像复原方法及系统。

技术介绍

[0002]大气
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海洋散射环境(如雾霾、浑浊水体等)会对目标场景清晰化成像造成极大干扰，降低成像目标的对比度和清晰度，使得相机所拍摄的目标场景图像受散射介质散射影响呈模糊、低对比度、视距减小、偏色等退化现象，严重影响了观测者对目标场景的认知。如雾霾天候驾驶视线受阻、视距降低容易引发交通事故；浑浊水体散射致使水下视距减小、场景偏色等，为水下搜救、考古等增加困难；水栖两路及潜艇的感知系统在遭受大气及海洋散射环境迭代影响时，会折损其场景感知性能。单一散射环境下的退化图像复原方法，尽管可以满足特定散射介质扰动下的退化图像复原，但当散射介质状态或类型改变时，其图像复原质量有所下降亦或失败，究其原因是退化图像复原方法的鲁棒性不足；此外，离线或延时图像复原均会造成场景感知效率下降，难以满足实时化场景感知的应用需求。基于此，亟需开发高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气
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海洋散射环境退化图像复原方法，其特征在于，包括：步骤一、分析大气和海洋散射模态下图像退化过程，包括建立在大气散射介质散射下的图像退化过程模型以及基于双透射率的水下成像模型；建立自适应模态匹配的图像复原模型，用于联系两种不同散射模态，且根据自适应散射模态匹配的方式选择当下散射环境并开展图像复原；步骤二、估计大气和海洋散射环境中的未知散射参数，并带入自适应模态匹配的图像复原模型得到复原图像，生成退化图像复原网络模型的训练样本数据集；步骤三，建立基于生成对抗网络的退化图像复原网络模型，根据训练样本数据集预训练退化图像复原网络模型并抽取生成器网络，实现退化图像复原。2.根据权利要求1所述的一种大气
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海洋散射环境退化图像复原方法，其特征在于，所述步骤一中考虑大气散射介质是同质均匀的雾霾时，大气散射系数和大气光值是常量，忽略波长对大气散射的影响，得到雾霾散射下的图像退化过程模型为：I(x)＝J(x)t(x)+A(x)(1
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t(x))其中，I(x)表示雾霾散射下的退化图像，J(x)表示目标场景清晰图像，t(x)＝e
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βd(x)
为大气透射率，d(x)为相机距离目标场景之间的距离，β为大气散射系数，A(x)表示大气光值，x表示空间坐标。3.根据权利要求2所述的一种大气
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海洋散射环境退化图像复原方法，其特征在于，所述步骤一中基于双透射率的水下成像模型表示为：其中：为直接衰减分量透射率，为后向散射分量透射率，J
λ
(x)表示波长为λ时的清晰图像，I
λ
(x)表示波长为λ时的退化图像。4.根据权利要求3所述的一种大气
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海洋散射环境退化图像复原方法，其特征在于，所述步骤一中设置模态匹配系数，建立自适应模态匹配的图像复原模型表示为：其中，α,β∈[0,1]为模态匹配系数且互斥，max(
·
)表示取最大值的操作，A
λ
(x)表示波长为λ时的大气光值，t0为避免透射率过小导致图像复原畸变的下限参数。5.根据权利要求1所述的一种大气
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海洋散射环境退化图像复原方法，其特征在于，所述步骤二中未知散射参数包括大气光值、大气透射率、水光值和水体双透射率，所述大气光值和水光值均采用四叉树分解法估计，针对大气散射退化图像，先对大气退化图像进行天空区域分割，再对天空区域四叉树分解得到收敛区域，取收敛区域的平均强度作为大气光值；针对水体散射退化图像，对退化图像进行全局四叉树分解得到收敛区域，取收敛区域的平均强度作为水光值；其中四叉树分解时取平均强度较高的分解区域开展下一次分解，以设定的收敛区域尺寸为分解终止条件。6.根据权利要求5所述的一种大气
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海洋散射环境退化图像复原方法，其特征在于，所述大气透射率采用分块估计再拼接的方式估计，并采用暗通道极值差修正的方式估计大气透射率，表达为：
其中，为退化图像暗通道所有像素强度最大值，为退化图像暗通道所有像素强度最小值，U为单位矩阵，表示哈达玛积，A(x)为大气光值，t
i
(x
i
)表示退化图像分割后第i个子块的透射率，x
i
表示第i个子块中像素空间坐标；估计...

【专利技术属性】
技术研发人员：王营博，雷涛，杜晓刚，王梅嘉，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：