【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下图像处理，具体的说，涉及了一种基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强系统及方法。
技术介绍
1、清晰的水下图像是获取有价值信息的重要载体和呈现形式。然而，水下成像环境复杂多变，不同波长光在水下环境传输时具有不同的衰减，这会导致水下图像颜色失真，同时前向散射导致图像模糊，后向散射导致对比度差。因此，如何提高水下图像质量是一项具有挑战性的任务，越来越多的研究聚焦于此。
2、因水下图像存在颜色失真、对比度差、细节丢失和模糊等一系列的问题，因此单一的水下图像增强方法，不能解决所有的问题，越来越多的研究开始聚焦于融合的方法，将不同方法预处理后的水下图像进行融合，以此来全方位增强水下图像。
3、目前基于融合的方法主要是基于小波变换分解融合和基于金字塔分解融合。其中基于小波变换分解融合方法，是先对源图像进行小波分解，得到各个方向和频率的金字塔结构，然后根据不同融合策略分别融合子频带，最后将融合好的子频带做小波重构，得到的重构图像就是最终的融合图像。基于金字塔分解的图像融合方法是通过对源图像金字塔滤波得到尺度不同的分解图像，再依据融合规则分别融合不同层的分解图像，最后使用金字塔逆分解的方法将图像重构，得到最后的融合图像。但这些方法均在变换的过程中存在下采样过程，会导致信息的丢失，从而导致融合的图像出现细节丢失和融合结果失真等问题。同时小波变换只具有有限个方向，不能很好地表示图像中的边缘方向，金字塔分解过程中多采用高斯滤波来平滑图像，高斯滤波不能很好的保持图像的边缘信息，因此需要出现一种新的融合方法，使融合
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强系统及方法，采用多尺度引导滤波融合方法来增强水下图像，使增强后的水下图像细节丰富、纹理清晰且不失真。
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，在水下图像预处理的基础上，比如颜色校正或对比度增强后的基础上，重点解决水下图像多尺度融合问题，避免融合的过程中引入噪声，产生伪影，同时凸显细节。本专利技术采用引导滤波对待融合图像进行多尺度分解，引导滤波是一种能有效保持边缘信息的滤波器，因此采用多尺度引导滤波分解后的图像信息能很好的保持边缘信息。同时在分解的过程中，待融合图像互为引导图像，因为引导滤波最后输出的图像大体上与初始图像相似，但纹理信息与引导图相似，两个待融合图像互为引导图像，能使滤波后的图像保持两个待融合图像的纹理信息。然后为了凸显细节，同时保持待融合图像的结构不改变，对多尺度引导滤波分解后的各部分采用不同的拉伸、合并或均衡操作。本专利技术融合增强的水下图像，能在突显纹理细节的同时又保持图像结构完整，很好地解决由于散射造成的纹理细节丢失问题，同时不会产生失真。获取预处理后的水下灰度图像一i1和灰度图像二i2，用引导滤波对灰度图像进行多尺度分解，并将分解后得到的不同图像采用不同的处理方式，最后得到融合增强后的图像，具体包括以下步骤：
4、步骤1，利用引导滤波将输入灰度图像一i1和灰度图像二i2进行第一层分解，分解得到第一基础层一b11和第一基础层二b21，用输入灰度图像一i1和灰度图像二i2减去分解得到的第一基础层一b11和第一基础层二b21进而得到细节层一d11和细节层二d21。
5、步骤2，再次利用引导滤波将第一基础层一b11和第一基础层二b21进行第二层分解，分解得到第二基础层一b12和第二基础层二b22，用第一基础层一b11和第一基础层二b21减去第二基础层一b12和第二基础层二b22，得到第二层细节层一d12和第二层细节层二d22。
6、步骤3，对得到的细节层一d11和细节层二d21进行gamma拉伸操作，得到增强后的细节信息id。
7、步骤4，对得到的第二层细节层一d12和第二层细节层二d22进行合并，得到合并后的结构层ds。
8、步骤5，对第二基础层一b12和第二基础层二b22进行均衡操作，得到基础层均衡信息b。
9、步骤6，将增强后的细节信息id、合并后的结构层ds、基础层均衡信息b进行融合，得到融合后的增强图像f。
10、优选的：若在rgb颜色空间上进行图像增强，输入图像为rgb颜色空间的第一彩色图像一和第一彩色图像二，则将第一彩色图像一、第一彩色图像二分别在r、g、b通道上进行分解，得到第一彩色图像一r1通道图像、第一彩色图像一g1通道图像、第一彩色图像一b1通道图像、第二彩色图像一r2通道图像、第二彩色图像一g2通道图像、第二彩色图像一b2通道图像；将第一彩色图像一r1通道图像和第二彩色图像一r2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到r通道上融合后的第一增强图像一f11，将第一彩色图像一g1通道图像和第二彩色图像一g2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到g通道上融合后的第一增强图像二f12，将第一彩色图像一b1通道图像和第二彩色图像一b2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到b通道上融合后的第一增强图像三f13；将得到的r通道上融合后的第一增强图像一f11、g通道上融合后的第一增强图像二f12、b通道上融合后的第一增强图像三f13进行rgb通道合并，得到rgb颜色空间上的增强图像。
11、优选的：若在hsv颜色空间上进行图像增强，先将输入的rgb图像转为hsv颜色空间的第二彩色图像一和第二彩色图像二，则将第二彩色图像一、第二彩色图像二分别在h、s、v通道上进行分解，得到第二彩色图像一v1通道图像、第二彩色图像一s1通道图像、第二彩色图像一h1通道图像、第二彩色图像一v2通道图像、第二彩色图像一s2通道图像、第二彩色图像一h2通道图像；将第二彩色图像一v1通道图像和第二彩色图像一v2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到v通道上融合后的第二增强图像一f21，将第二彩色图像一s1通道图像和第二彩色图像一s2通道图像通过均值融合得到s通道上融合后的第二增强图像二f22，将第二彩色图像一h1通道图像和第二彩色图像一h2通道图像通过均值融合得到h通道上融合后的第二增强图像三f23；将得到的v通道上融合后的第二增强图像一f21、s通道上融合后的第二增强图像二f22、h通道上融合后的第二增强图像三f23进行hsv通道合并，得到hsv颜色空间上的增强图像，在将hsv颜色空间上的增强图像转为rgb颜色空间上的增强图像。
12、优选的：若在lab颜色空间上进行图像增强，先将输入的rgb图像转为lab颜色空间的第三彩色图像一和第三彩色图像二，则将第三彩色图像一和第三彩色图像二分别在l、a、b通道上进行分解，得到第三彩色图像一l1通道图像、第三彩色图像一a1通道图像、第三彩色图像一b1通道图像、第三彩色图像一l2通道图像、第三彩色图像一a2通道图像、第三彩色图像一b2通道图像；将第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：若在RGB颜色空间上进行图像增强，输入图像为RGB颜色空间的第一彩色图像一和第一彩色图像二，则将第一彩色图像一、第一彩色图像二分别在R、G、B通道上进行分解，得到第一彩色图像一R1通道图像、第一彩色图像一G1通道图像、第一彩色图像一B1通道图像、第二彩色图像一R2通道图像、第二彩色图像一G2通道图像、第二彩色图像一B2通道图像；将第一彩色图像一R1通道图像和第二彩色图像一R2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到R通道上融合后的第一增强图像一F11，将第一彩色图像一G1通道图像和第二彩色图像一G2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到G通道上融合后的第一增强图像二F12，将第一彩色图像一B1通道图像和第二彩色图像一B2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到B通道上融合后的第一增强图像三F13；将得到的R通道上融合后的第一增强图像一F11、G通道上融合后的第一增强图像二F12、B通道上融合后的第一增强图像三F13
3.根据权利要求1所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：若在HSV颜色空间上进行图像增强，先将输入的RGB图像转为HSV颜色空间的第二彩色图像一和第二彩色图像二，则将第二彩色图像一、第二彩色图像二分别在H、S、V通道上进行分解，得到第二彩色图像一V1通道图像、第二彩色图像一S1通道图像、第二彩色图像一H1通道图像、第二彩色图像一V2通道图像、第二彩色图像一S2通道图像、第二彩色图像一H2通道图像；将第二彩色图像一V1通道图像和第二彩色图像一V2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到V通道上融合后的第二增强图像一F21，将第二彩色图像一S1通道图像和第二彩色图像一S2通道图像通过均值融合得到S通道上融合后的第二增强图像二F22，将第二彩色图像一H1通道图像和第二彩色图像一H2通道图像通过均值融合得到H通道上融合后的第二增强图像三F23；将得到的V通道上融合后的第二增强图像一F21、S通道上融合后的第二增强图像二F22、H通道上融合后的第二增强图像三F23进行HSV通道合并，得到HSV颜色空间上的增强图像，在将HSV颜色空间上的增强图像转为RGB颜色空间上的增强图像。
4.根据权利要求1所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：若在LAB颜色空间上进行图像增强，先将输入的RGB图像转为LAB颜色空间的第三彩色图像一和第三彩色图像二，则将第三彩色图像一和第三彩色图像二分别在L、A、B通道上进行分解，得到第三彩色图像一L1通道图像、第三彩色图像一A1通道图像、第三彩色图像一B1通道图像、第三彩色图像一L2通道图像、第三彩色图像一A2通道图像、第三彩色图像一B2通道图像；将第三彩色图像一L1通道图像和第三彩色图像一L2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到L通道上融合后的第三增强图像一F31，将第三彩色图像一A1通道图像和第三彩色图像一A2通道图像通过均值融合得到A通道上融合后的第三增强图像二F32，将第三彩色图像一B1通道图像和第三彩色图像一B2通道图像通过均值融合得到B通道上融合后的第三增强图像三F33；将得到的L通道上融合后的第三增强图像一F31、A通道上融合后的第三增强图像二F32、B通道上融合后的第三增强图像三F33进行LAB通道合并，得到LAB颜色空间上的增强图像，在将LAB颜色空间上的增强图像转为RGB颜色空间上的增强图像。
5.根据权利要求1-4任一所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：步骤1中第一基础层一B11、第一基础层二B21、细节层一D11和细节层二D21如下：
6.根据权利要求5所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：步骤2中第二基础层一B12、第二基础层二B22、第二层细节层一D12和第二层细节层二D22如下：
7.根据权利要求6所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：增强后的细节信息ID：
8.根据权利要求7所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：合并后的结构层Ds：
9.根据权利要求8所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：融合后的增强图像F：
10.一种基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强系统，其特征在于：包括输入模块、第一引导滤波模块、第二引导滤波模块、结构层合并模块、细节层拉伸模块、基础层均衡模块、增强图像模块、输出模块，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：若在rgb颜色空间上进行图像增强，输入图像为rgb颜色空间的第一彩色图像一和第一彩色图像二，则将第一彩色图像一、第一彩色图像二分别在r、g、b通道上进行分解，得到第一彩色图像一r1通道图像、第一彩色图像一g1通道图像、第一彩色图像一b1通道图像、第二彩色图像一r2通道图像、第二彩色图像一g2通道图像、第二彩色图像一b2通道图像；将第一彩色图像一r1通道图像和第二彩色图像一r2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到r通道上融合后的第一增强图像一f11，将第一彩色图像一g1通道图像和第二彩色图像一g2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到g通道上融合后的第一增强图像二f12，将第一彩色图像一b1通道图像和第二彩色图像一b2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到b通道上融合后的第一增强图像三f13；将得到的r通道上融合后的第一增强图像一f11、g通道上融合后的第一增强图像二f12、b通道上融合后的第一增强图像三f13进行rgb通道合并，得到rgb颜色空间上的增强图像。
3.根据权利要求1所述基于多尺度引导滤波融合的水下图像增强方法，其特征在于：若在hsv颜色空间上进行图像增强，先将输入的rgb图像转为hsv颜色空间的第二彩色图像一和第二彩色图像二，则将第二彩色图像一、第二彩色图像二分别在h、s、v通道上进行分解，得到第二彩色图像一v1通道图像、第二彩色图像一s1通道图像、第二彩色图像一h1通道图像、第二彩色图像一v2通道图像、第二彩色图像一s2通道图像、第二彩色图像一h2通道图像；将第二彩色图像一v1通道图像和第二彩色图像一v2通道图像通过步骤1至步骤6的处理方法得到v通道上融合后的第二增强图像一f21，将第二彩色图像一s1通道图像和第二彩色图像一s2通道图像通过均值融合得到s通道上融合后的第二增强图像二f22，将第二彩色图像一h1通道图像和第二彩色图像一h2通道图像通过均值融合得到h通道上融合后的第二增强图像三f23；将得到的v通道上融合后的第二增强图像一f21、s通道上融合后的第二增强图像二f22、h通道上融合后的第二增强图像三f23进行hsv通道合并，得到hsv颜色空间上的增...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷小燕，
申请(专利权)人：南京交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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