[发明专利]一种基于前景模型的水下图像增强方法

权利要求书

1.一种基于前景模型的水下图像增强方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)改进暗通道先验算法中背景光估计的方法，包括：

(1)取符合条件的所有像素的平均值来作为背景光，所述的符合条件是指暗通道中亮度最大的0.1％的像素；

(2)为背景光设定一个上限阈值即最大全球大气光值当背景光大于最大全球大气光值时，则将最大全球大气光值赋值予背景光；

2)提取前景模型，包括：

(1)利用改进后的暗通道先验算法处理水下原图像，得到透射率t(x)以及去雾处理后的无雾图像J(x)，透射率t(x)也表示为：

t(x)＝e^-βd(x) (1)

其中β是大气的散射系数，d(x)代表深度图，透射率t(x)是随着d(x)发生指数衰减的，从而推导出深度图d(x)：

式中I_θ为待处理图像I中的一个颜色通道，x为图像中的一个像素点，Ω(x)代表以像素点x为中心的一块局部区域，y为Ω(x)的一个子区域，θ为G通道和B通道中的一个通道，min()代表最小化操作；

(2)运用最大类间方差法对深度图d(x)进行二值化处理，得到所需的掩膜d(x)′；

(3)利用图像掩膜技术，用第(2)步获得的掩模d(x)′来控制无雾图像J(x)的处理区域，使无雾图像J(x)处理区域内的值保持不变，而掩膜区外图像值都为0，从而提取出前景模型ROI；

3)色彩校正，包括：

(1)利用白平衡算法针对前景模型ROI提取出所需的B通道增益Bgain：

Bgain＝Ymax/Bav (3)

其中Ymax是前景模型ROI亮度的最大值，Bav代表前景模型ROI中白色参考点的蓝色通道平均值；

(2)利用红色光以及绿色光相对于蓝色光的衰减系数比值对R通道的增益Rgain和G通道的增益Ggain进行修正，从而补偿因衰减导致的颜色失真，

其中，f_R是红色光的衰减系数，f_G是绿色光的衰减系数，f_B是蓝色光的衰减系数；

(3)用所得通道增益对无雾图像J(x)的RGB通道进行调整，从而得到增强后的水下图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于前景模型的水下图像增强方法，其特征在于，步骤3)中第(2)步所述的红色光以及绿色光相对于蓝色光的衰减系数比值获得如下：

在水中图像的背景光A_c与衰减系数f_c成反比，与散射系数b_c成正比：

A_c∞b_c/f_c,c∈[R,G,B] (6)

式中c为RGB通道中的一个通道，在水下图像成像模型中，水的散射系数b_c与波长λ存在如下关系：

b_c＝(-0.00113λ+1.62517)×b_c′ (7)

其中b_c′是指参考波长的散射系数，在水下图像成像模型中，蓝色光衰减程度最低，红色光衰减程度最高，将蓝色光作为参照，从而得到红色光以及绿色光相对于蓝色光的衰减系数比值：

其中，b_R是红色光的散射系数，b_G是绿色光的散射系数，b_B是蓝色光的散射系数，A_R是红色光的背景光，A_G是绿色光的背景光，A_B是蓝色光的背景光。