边缘增强和区域分割的深海相机图像增强方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及图像处理领域技术领域，尤其涉及一种边缘增强和区域分割的深海相机图像增强方法，首先提取深海相机拍摄到的

【技术实现步骤摘要】
边缘增强和区域分割的深海相机图像增强方法及装置


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种边缘增强和区域分割的深海相机图像增强方法及装置
。

技术介绍

[0002]由于海洋环境的复杂性
,
以及水下光学成像的固有特性
,
在水下环境中拍到的图像往往存在对比度降低
,
细节模糊等情况
。
另一方面
,
由于水体的微粒对光的散射
,
导致图像的细节模糊，对比度降低
,
产生了如同雾一般的视觉效果
。
因此
,
水下图像的增强以及恢复对海洋探测具有重要意义，然而传统的水下图像增强效果有待增强
。
[0003]在图像处理领域，由于深海环境的特殊性，常常导致图像中存在明显背景噪声和亮度不均
。
为了提高图像质量和后续处理的准确性，需要对不均匀光照图像进行校正
。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述问题，提供一种边缘增强和区域分割的深海相机图像增强方法及装置，将
Sobel
边缘检测与
SLIC
超像素分割的图像增强进行结合的同时进行改进，并采用
FPGA
进行加速，从而使深海相机采集到的图像达到增强的效果
。
[0005]本专利技术提供的边缘增强和区域分割的深海相机图像增强方法，具体包括如下步骤：
[0006]S1、
将深海相机拍摄到的
RGB
彩色图像转为
HSV
彩色图像，并提取其
H
亮度通道图像；
[0007]S2、
对
H
亮度通道图像进行中值滤波和高斯滤波；
[0008]S3、
对滤波后的图像进行
Sobel
算子的卷积运算，得到0°
、45
°
、90
°
和
135
°
的4个梯度方向并取最大值，得到初始边缘图像，再进行非极大值抑制操作，得到边缘抑制后的图像；
[0009]S4、
获取边缘抑制后的图像的梯度直方图，并选取梯度直方图中从高峰值过渡到平缓的曲线的拐点为阈值，保留大于阈值的像素点并舍弃小于阈值的像素点，进而获得边缘图像；将边缘图像与
H
亮度通道图像相加，得到边缘增强图像；
[0010]S5、
对边缘增强图像进行
SLIC
超像素分割处理，从而得到局部目标区域；同时对边缘增强图像进行引导滤波多尺度分解得到细节信息；对局部目标区域聚类合并，得到前景目标区域；
[0011]S6、
计算所有的前景目标区域的平均灰度值
P
i
，再对所有的平均灰度值
P
i
求均值得到总平均值
P
；通过比较两个相邻前景目标区域的平均灰度值
P
i
之差与总平均值
P
的关系，对所述前景目标区域的亮度进行调整；
[0012]S7、
将前景目标区域进行
spDbscan
合并，并添加细节信息进行融合，得到增强图像，再对增强图像进行通道转换得到最终的彩色图像
。
[0013]进一步的，步骤
S3
中选取梯度最大值的过程为：
[0014]{D(i,j),I(i,j)}
＝
MAX{D(i,j)0,D(i,j)
45
,D(i,j)
90
,D(i,j)
135
}
ꢀꢀ
(3)
；
[0015]其中，
D(i,j)
为
(i,j)
位置的梯度值，
D(i,j)0、D(i,j)
45
、,D(i,j)
90
以及
D(i,j)
135
分别为
(i,j)
位置的0°
、45
°
、90
°
和
135
°
的梯度值，
I(i,j)
＝
{0,45,90,135}
代表所示
(i,j)
位置的梯度方向
。
[0016]进一步的，步骤
S3
中非极大值抑制的过程为：
[0017]采用3×3大小的窗口对初始边缘图像的像素梯度进行操作，找到最大值梯度方向上相邻2个像素的梯度，并以窗口中心像素的梯度与其进行比较，去除梯度的非极大值，即：
[0018]当
I(i,j)
＝0时：
[0019][0020]当
I(i,j)
＝
45
时：
[0021][0022]当
I(i,j)
＝
90
时：
[0023][0024]当
I(i,j)
＝
135
时：
[0025][0026]其中，
D
*
(i,j)
为
(i,j)
位置的最终梯度值
。
[0027]进一步的，步骤
S6
中，计算所有的前景目标区域的平均灰度值
P
i
，再对所有的平均灰度值
P
i
求均值得到总平均值
P
；分别设置参数
a
和
b
，当两个相邻前景目标区域的平均灰度值
P
i
之差为总平均值
P
的
b
倍时，对前景目标区域进行调整：
[0028]当前景目标区域的平均灰度值
P
i
小于总平均值
P
时，得到：
[0029][0030]当前景目标区域的平均灰度值
P
i
大于总平均值
P
时，得到：
[0031][0032]将得到的参数
a
与局部目标区域中各像素相乘，得到调整后的前景目标区域
。
[0033]进一步的，参数
a
控制前景目标区域的整体亮暗程度；参数
b
为参数
a
的限定条件，根据图像的具体情况进行设置
。
[0034]本专利技术提供的深海相机图像增强装置，包括包括用于采集深海图像的图像传感器
、
用于存储所述深海图像和增强图像的存储模块
、
将增强后的深海图像输出到外部设备的图像输出接口，以及进行图像增强的处理器单元；其中，所述处理器单元用于执行边缘增
强和区域分割的深海相机图像增强方法
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种边缘增强和区域分割的深海相机图像增强方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、
将深海相机拍摄到的
RGB
彩色图像转为
HSV
彩色图像，并提取其
H
亮度通道图像；
S2、
对所述
H
亮度通道图像进行中值滤波和高斯滤波；
S3、
对所述滤波后的图像进行
Sobel
算子的卷积运算，得到0°
、45
°
、90
°
和
135
°
的4个梯度方向并对每个方向取最大值，得到初始边缘图像，再对初始边缘图像进行非极大值抑制操作，得到边缘抑制后的图像；
S4、
获取所述边缘抑制后的图像的梯度直方图，并选取所述梯度直方图中从高峰值过渡到平缓的曲线的拐点为阈值，保留大于所述阈值的像素点并舍弃小于所述阈值的像素点，进而获得边缘图像；将所述边缘图像与所述
H
亮度通道图像相加，得到边缘增强图像；
S5、
对所述边缘增强图像进行
SLIC
超像素分割处理，从而得到局部目标区域；同时对所述边缘增强图像进行引导滤波多尺度分解得到细节信息；对所述局部目标区域聚类合并，得到前景目标区域；
S6、
计算所有的前景目标区域的平均灰度值
P
i
，再对所有的平均灰度值
P
i
求均值得到总平均值
P
；通过比较两个相邻前景目标区域的平均灰度值
P
i
之差与所述总平均值
P
的关系，对所述前景目标区域的亮度进行调整；
S7、
将所述前景目标区域进行
spDbscan
合并，并添加所述细节信息进行融合，得到增强图像，再对所述增强图像进行通道转换得到最终的彩色图像
。2.
根据权利要求1所述的边缘增强和区域分割的深海相机图像增强方法，其特征在于，所述步骤
S3
中选取梯度最大值的过程为：
{D(i,j),I(i,j)}
＝
MAX{D(i
，
j)0，
D(i
，
j)
45
，
D(i
，
j)
90
，
D(i,j)
135
}
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
；其中，
D(i,j)
为
(i,j)
位置的梯度值，
D(i,j)0、D(i,j)
45
、,D(i,j)
90
以及
D(i,j)
135
分别为所述
(i,j)
位置的0°
、45

【专利技术属性】
技术研发人员：崔一然，张国辉，李双成，杜仲，张洪熙，王姝懿，李心达，李向阳，
申请(专利权)人：长春奥普光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：