【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下图像处理，具体而言，尤其涉及一种基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成模型。
技术介绍
1、水下环境的物理属性对水下图像处理构成了极大的挑战。由于水分子的吸收和散射特性，水下采集的图像经常受到质量降低的影响。在这个过程中，前向散射和后向散射被确定为主要的质量削减因素。前向散射导致图像模糊不清，而后向散射则掩盖了图像的细节。现有的新视角合成技术没有充分考虑到水中图像的质量衰减问题，若直接使用衰减后的水下图像对神经辐射场进行训练，会导致所表达的三维场景受到色偏和模糊的影响。在海洋环境监测、海洋生态保护、考古学和海洋资源勘探等领域，表达高质量的水下三维场景至关重要。为了解决水下环境对图像质量的不利影响，研究人员们致力于开发各种技术和方法。例如，面对前向散射和后向散射的挑战，人们研发了多种图像增强算法，包括去模糊、去噪、图像复原和增强等方法，以提高水下图像的清晰度和可见性。面对水下三维场景受到介质影响的挑战，人们研究了在神经辐射场中嵌入水下成像的物理公式来移除介质影响。
技术实现思路
1、水下环境的物理属性对水下图像处理构成了极大的挑战。由于水分子的吸收和散射特性，水下采集的图像经常受到质量降低的影响。在这个过程中，前向散射和后向散射被确定为主要的质量削减因素。前向散射导致图像模糊不清，而后向散射则掩盖了图像的细节。现有的新视角合成技术没有充分考虑到水中图像的质量衰减问题，若直接使用衰减后的水下图像对神经辐射场进行训练，会导致所表达的三维场景受到色偏和模糊的影响。在海洋
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，包括以下步骤：
4、s01：获取单个场景的水下低质图像数据集及对应直方图均衡化的图像数据集，并对所述图像数据集进行相机位姿估计，将图像与每张图像对应的位姿数据按照9:1的比例随机划分为训练集和验证集；
5、s02：根据图像数据集的位姿数据计算相机发射到成像平面的相机射线数据；
6、s03：在所述s02获取的相机射线上采样若干个点，并计算所述点的三维位置数据；
7、s04：将所述s03获取的采样点三维位置数据输入到全连接神经网络中，得到三维空间中的颜色c、密度σ；
8、s05：将所述s03获取的采样点三维位置数据输入到全连接神经网络中，得到三维空间中的光照衰减
9、s06：根据体积渲染公式将所述s04得到的三维空间的颜色c和密度σ进行积分，得到渲染后的水下降质图像；
10、s07：根据体积渲染公式将所述s04得到的三维空间的颜色c和密度σ以及所述s05得到的三维空间的光照衰减进行积分，得到渲染后的复原图像；
11、s08：计算所述s06渲染出的水下图像与输入图像的图像重建损失，并计算所述s07渲染出的复原图像与直方图均衡化图像的颜色分布损失，等待组合损失收敛。
12、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
13、为解决由水下三维场景表达中受到介质效应导致的光照衰减的影响。本专利技术首先提出水下光线追踪场，包含水下空间中的颜色、密度和光照衰减，用于表达水下三维空间中的成像场景。在成像过程中，可以通过控制体积渲染公式中是否加入光照衰减部分来控制生成水下降质图像和对应的水下复原图像。
14、为克服现有方法缺乏监督图像的缺点，本专利技术引入直方图均衡化图像作为伪真值图像，通过使用直方图均衡化图像引导复原后图像，可以使水中复原后的图像具有正确的颜色分布。
15、基于上述理由本专利技术在水下图像修复领域广泛推广，尤其适用于水下三维场景感知任务。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述S01相机位姿数据采用COLMAP进行估计。
3.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述S02所述的计算相机射线方法为：
4.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述S03在相机上采样点数据的计算方法为：
5.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述S04中三维空间中的颜色c、密度σ的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述S05中三维空间中的光照衰减的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述S06所述水下降质图像的体积渲染公式为：
8.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角
9.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述S08所述组合损失函数公式为：
...【技术特征摘要】
1.基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述s01相机位姿数据采用colmap进行估计。
3.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述s02所述的计算相机射线方法为：
4.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述s03在相机上采样点数据的计算方法为：
5.根据权利要求1所述的基于直方图均衡化引导的水下复原新视角合成方法，其特征在于，所述s0...
【专利技术属性】
技术研发人员：张维石，梁天宇，周景春，何宗鑫，张得欢，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。