[发明专利]一种快速有效修复与强化水下图像颜色的方法

说明书

一种快速有效修复与强化水下图像颜色的方法，依次包括如下步骤：将原图像进行颜色空间转换后进行白平衡处理，对图像颜色进行修复；对于修复后的图像，通过对颜色通道直方图拉伸后进行图像参数调节，对图像细节进行增强；对增强后的图像进行背景色权值保护处理；利用步骤(1)‑(3)中处理过程中的参数，按照加权求和的方法对原图像和修正后的图像进行处理，能够克服色偏现象，提高了图像的清晰度和处理速度。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种快速有效修复与强化水下图像颜色的方法。

背景技术

水下成像在水下目标发现、海面材料探测及海洋地理工程中具有广泛而重要的应用价值，正受到各国研究者的日益重视。对水下成像来说，后向散射是影响成像质量的一个重要原因，对于混浊水体后向散射的影响就变得越加明显。在通常的水下成像技术中，采用卤素灯作为照明光源，不但功耗大，而且成像效果受水体散射影响严重，在水体浑浊的情况下成像效果很差。而激光亮度高、方向性好，是近年来较为关注的照明光源。一般激光照明再结合距离选通、激光线扫描等技术手段，可有效减少后向散射的影响，然而距离选通方法成本高、操作复杂，激光线扫描成像时间长，而且由于水体的晃动，图像之间需要进行有效校正。

根据水下光学成像模型原理，水下拍摄的图像由于受到光在水下的衰减和散射的影响，导致所呈现出来的图像色调偏蓝绿色。并且水中的微粒、悬浮物等也会导致图像亮斑，以及图像模糊，对比度低，亮度偏暗等问题。严重影响了水下图像的成像质量，也会不同程度的影响进一步使用水下图像进行的其他操作，如特征提取，目标识别，图像信息统计等。

目前存在的水下图像颜色修复方法主要都是基于暗通道先验理论，在简化后的水下成像模型基础上，计算原图像的透射率以及背景色，然后根据各通道颜色衰减的情况进行补偿。其中为了提高图像的对比度和亮度，也会进一步结合白平衡方法以及直方图拉伸方法对图像进行处理。

在同种水质前提下，光的衰减程度会随着水深的增加呈现指数增长，而水深达到一定程度，红色光通道几乎衰减为零(或者相比蓝色光与绿色光通道可以忽略为零)则并不满足暗通道先验理论的应用范围。并且倘若原图像整体上呈现出某一种主导色，其他颜色成分所占比例很小也不能满足暗通道先验理论。所以直接采用暗通道先验理论的水下图像修复只能是对于某些特定情况下可以取得比较理想的结果，并不具备广泛性。

特别的，目前随着各种具有拍照功能的科技产品的快速发展，对于能够快速处理高清图像的方法的要求越来越高，所以需要一种能快速有效的应用方法来修复水下图像以及强化图像信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速有效修复与强化水下图像颜色的方法，能够克服色偏现象，提高了图像的清晰度和处理速度。

本发明提供了一种快速有效修复与强化水下图像颜色的方法，依次包括如下步骤：

(1)将原图像进行颜色空间转换后进行白平衡处理，对图像颜色进行修复；

(2)对于修复后的图像，通过对颜色通道直方图拉伸后进行图像参数调节，对图像细节进行增强；

利用改进后的暗通道先验算法估计水下透射率图像；

根据图像边缘提取算法提取图像中物体的边缘以获得边缘分布图；

结合图像形态学操作方法获取边缘分布图的二值化图，并将此透射率图的灰度值作为权值分布图；

(3)对增强后的图像进行非背景色权值保护处理；

(4)利用步骤(1)-(3)中处理过程中的参数，按照加权求和的方法对原图像和修正后的图像进行处理。

进一步地，所述步骤(1)还包括对原图像中有白色“曝光”部分的检测与滤除，对原图中亮度值超过预设阈值的部分不进行任何处理。