[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

说明书

本发明公开了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，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和灰度图；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；对反射率图像进行对比度增强，得到高亮度的大气图像；对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。既可用于纠正水下图像色偏，改善水下图像对比度，又可用于增强大气中拍摄的暗图像。

技术领域

本公开属于图像处理的技术领域，涉及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。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

水下图像是人类获取水下有效信息的手段之一，光成像系统更加简易便携、采集速度快、成像细节丰富，使得水下光成像为水下图像主要的获取手段。大气暗图像是低光照条件下拍摄的图像，在诸如夜视监控、低剂量X射线成像等实际应用里，受到成像硬件以及成像环境影响，我们所能得到的图像通常是大气暗图像。

然而，发明人在研发过程中发现，水下获取的图像存在模糊、色偏、对比度低等缺陷；而在大气环境中，低光照条件下拍摄的图像表现出较暗的亮度，致使黑暗场景的细节丢失，这两类图像表现出不同的低质量特性。

发明内容

针对现有技术不能实现水下图像与大气暗图像同时增强的情况，本公开的一个或多个实施例提供了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，既可用于纠正水下图像色偏，改善水下图像对比度，又可用于增强大气中拍摄的暗图像。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法。

一种适用于水下图像及大气暗图像的两用图像增强方法，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和灰度图；

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；

对反射率图像进行对比度增强，得到高亮度的大气图像；

对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。

进一步地，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。

进一步地，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的乘积减原图像的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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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；