[发明专利]一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法及装置

权利要求书

1.一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法，其特征在于，该方法包括：

接收待图像增强的水下图像或大气暗图像的原图像；

通过构建的目标方程进行估计，得到大气暗图像的反射率图像和水下图像的入射光图像；

根据Retinex理论，一张图像表示为反射率与入射光的乘积，如公式(1)所示，使用该理论，构建目标方程，同时估计出反射率和入射光，并根据反射率和入射光的特性，分别对其进行后处理，从而输出增强的图像；

S^c(x)＝R^c(x)·I^c(x) c∈{r,g,b} (1)

式中S^c(x)为输入图像，R^c(x)表示反射率，I^c(x)表示入射光，x表示像素坐标，c表示图像红绿蓝三通道，‘·’表示矩阵元素对应相乘；

在该方法中，根据Retinex理论构建所述目标方程，所述目标方程为反射率与入射光的数据保持项、全变分稀疏正则化项、反射率的数据保持项以及入射光的数据保持项之和；所述目标方程的限制条件为反射率取值范围为[0 1]；

所述反射率与入射光的数据保持项通过反射率与入射光乘积减原图像的L2范数表示；

所述全变分稀疏正则化项通过梯度算子与反射率乘积的L1范数表示；

所述反射率的数据保持项通过反射率减灰度图的L2范数表示；

所述入射光的数据保持项通过入射光减原图像的导向滤波由[0 1]区间线性映射至[0.2 1]区间的L2范数表示；

对大气暗图像的反射率图像进行对比度增强，得到高亮度的大气图像；

对水下图像的入射光图像进行色彩校正，结合对比度增强结果得到增强的水下图像。

2.如权利要求1所述的一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法，其特征在于，在该方法中，将待图像增强的水下图像或大气暗图像的原图像的RGB三通道分别通过构建的目标方程进行估计。

3.如权利要求1所述的一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法，其特征在于，该方法还包括：引入辅助变量Z、E以及调节因子ρ对所述目标方程中的所述全变分稀疏正则化项的L1范数进行等效变换，变换后的所述全变分稀疏正则化项为辅助变量Z的L1范数以及梯度算子和反射率乘积减辅助变量Z加辅助变量E的L2范数与调节因子ρ的乘积之和。

4.如权利要求3所述的一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法，其特征在于，在该方法中，将变换后的目标方程分解为Z子问题、R子问题和I子问题进行循环迭代求解，并根据限制条件对反射率和入射光进行修正，得到反射率图像和入射光图像；

在该方法中，所述Z子问题是将变换后的目标方程中不含Z的项删除，并通过收缩操作导出Z子问题的最优解；

所述R子问题是将变换后的目标方程中不含R的项删除，并通过令R的偏导数为0，采用快速傅里叶变换并结合卷积定理进行求解，得到R子问题的最优解；

所述I子问题是将变换后的目标方程中不含I的项删除，并通过令I的偏导数为0，得到I子问题的最优解；

其中，I为入射光的单通道图，R为反射率的单通道图。

5.如权利要求1所述的一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法，其特征在于，在该方法中，对大气暗图像的反射率图像采用同态滤波对其高频成分进行对比度增强；

对水下图像的入射光图像采用高斯分布线性映射进行色彩校正。

6.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如权利要求1-5任一项所述的一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法。

7.一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-5任一项所述的一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法。

8.一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强装置，其特征在于，基于如权利要求1-5任一项所述的一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法，包括：

图像接收模块，被配置为接收待图像增强的水下图像或大气暗图像的原图像和灰度图；

反射率和入射光估计模块，被配置为通过构建的目标方程进行估计，得到反射率图像和入射光图像；

反射率后处理模块，被配置为对大气暗图像的反射率图像进行对比度增强，得到高亮度的大气图像；

入射光后处理模块，被配置为对水下图像的入射光图像进行色彩校正，结合对比度增强结果得到增强的水下图像。