[发明专利]一种基于波长补偿的水下图像复原方法

说明书

本发明提供了一种基于波长补偿的水下图像复原方法。本发明方法包括：对原图像进行基于九分位细分层次搜索估计大气光点。然后在不同的Jerlov水类型中使用Haze‑lines方法计算透射图，使用不同衰减系数补偿大气光，计算距离图和深度图，得到复原图。为进一步提高水下图像的对比度，使用对比度受限的自适应直方图对复原结果进行增强。然后根据基于灰度世界假设和信息熵的选取法则的确定最终输出图像。本发明利用九分位的方法获取大气光，有效地避免景物和光斑对估计大气光造成的影响，准确的估计大气光。使用不同的水的类型估计距离图和深度图，有效地解决水下图像退化问题，最后使用对比度受限的自适应直方图进行增强可以有效地增强图像的对比度和亮度。

技术领域

本发明涉及水下图像处理技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于波长补偿的水下图像复原方法。

背景技术

由于水下环境的物理属性，水下图像处理仍然具有挑战性。在许多情况下，采集的水下图像受到吸收和散射作用而退化。在水下场景，相机获取的光主要包含三个部分，一是来自物体反射光的直接分量；二是目标的反射光到达相机镜头前遇到水中悬浮粒子发生小角度随机散射而引起的前向散射分量；三是光线在照射到水中物体时遇到水中的杂质就会发生散射直接被摄像机接收的后向散射分量。水下图像可以表示为上述三个分量的线性叠加。前向散射导致图像模糊，而后向散射掩盖了图像的细节。此外，悬浮颗粒带来不必要的噪声。退化的水下图像在信息显示和提取有价值的信息存在一定局限性，如海洋环境监测、海洋生态保护、考古学以及海洋资源勘探等。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种基于波长补偿的水下图像复原方法。本发明主要使用九分位层次搜索法求水下图像的大气光值，根据不同Jerlov水类型中的不同衰减系数求解水下图像的距离图、深度图，对水下图像进行复原，然后使用对比度受限的自适应直方图增强对比度，最后根据深度世界假设自动选择最佳结果。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于波长补偿的水下图像复原方法(An Underwater Image RestorationMethod based on Wavelength Compensation)，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：获取初始图像，对所述初始图像创建水下图像复原模型；

步骤S02：对所述初始图像进行九分位层次搜索，确定水下图像的大气光；

步骤S03：根据所述步骤S02中的大气光，在不同的Jerlov水类型中对初始图像中，通过Haze-Lines方法获取初始图像的透射图和距离图；

步骤S04：根据所述步骤S02中的大气光，在不同的Jerlov水类型进行大气光补偿，获取水面的光源强度；根据所述距离图和所述水面的光源强度，在不同的Jerlov水类型中，根据波长衰减系数获取深度图；

步骤S05：根据所述初始图像、所述大气光、所述距离图和所述深度图，在不同的Jerlov水类型根据波长衰减系数求解水下图像；

步骤S06：对所述水下图像进行对比度受限的自适应直方图增强，获取增强图像；

步骤S07：根据所述步骤S06中得到的不同类型的增强图像根据基于灰度世界假设和信息熵的选取法则选择最终增强图像。

进一步，所述步骤S01中的水下图像复原模型为：

其中，I_c表示初始图像，即所需复原的水下图像，J_c表示复原后的水下图像，c表示R，G，B三个颜色通道，x,y表示不同的像素位置，β表示衰减系数，d(x,y)表示在x,y位置的距离，此处的距离表示由相机到场景的距离，D(x,y)表示在x,y位置的像素点距离水面的深度，B表示水下图像的大气光。