[发明专利]一种基于蓝绿通道自适应色彩恢复的水下图像增强方法

权利要求书

1.一种基于蓝绿通道自适应色彩补偿水下图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：根据水下成像模型定义蓝绿通道作为颜色校正的通道；

步骤S02：根据蓝绿通道的均值占比，将水下图像的场景分为三个不同的等级；

步骤S03：针对所述水下图像的场景，计算红绿蓝三通道的色彩补偿率，并将所述水下图像的像素值规范化到[0,255]，获取色彩校正的水下图像；

步骤S04：对所述色彩校正后的水下图像进行划分，分别划分为暗区域和亮区域；

步骤S05：通过暗区域映射函数将所述暗区域映射到所述亮区域，将水下图像的像素值离散分布；

步骤S06：对所述步骤S05所得的离散分布后的结果拉伸后的水下图像进行双线性插值，解决分区域引起的块效应，获得最终的增强图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝绿通道自适应色彩补偿水下图像增强方法，其特征还在于：

水下成像模型下的水下图像定义为三种散射的线性叠加，具体为：

E_T＝E_d+E_f+E_b；其中，E_d表示光线直接被物体反射进入相机中，考虑到吸收和散射的作用，被相机接收到的光线被定义为：

E_d＝L(x,y)·t(x,y)；

其中，(x,y)表示水下图像的像素坐标，L(x,y)表示场景的亮度，t(x,y)为透射率；所述透射率表示为：

t(x,y)＝exp[-K(λ)d]；

其中，-K(λ)表示波长为λ的光线的衰减系数；d表示目标物体到成像设备之间的距离；E_f表示光线小角度偏移反射进相机的散射分量，E_f表示为E_d和一个点扩散函数的卷积，定义为：

E_f＝L(x,y)*M(x,y)；

其中，M(x,y)表示卷积核函数，表示前向散射引起的光散射，*为卷积运算；E_b表示光线被悬浮颗粒散射进相机的光，定义为：

E_b＝B^λ(1-t(x,y))；

其中，B^λ表示背景光在大部分的水下场景中，因为目标物体距离成像设备之间的距离很短，只需要考虑直接散射和后向散射，成像设备所采集到的水下图像被定义为：

I^λ(x,y)＝L^λ(x,y)t^λ(x,y)+B^λ(1-t^λ(x,y))；

其中，λ∈{R,G,B}，L^λ(x,y)t^λ(x,y)是直接分量，B^λ(1-t^λ(x,y))表示后向散射分量；

对水下成像模型等式两边取局部红绿蓝三通道的像素最大值，计算如下：

Max_λ∈{R,G,B}{I^λ(x,y)}＝Max_λ∈{R,G,B}{L^λ(x,y)t^λ(x,y)+B^λ(1-t^λ(x,y))}；

其中，Max_λ∈{R,G,B}{I^λ(x,y)}表示红绿蓝三通道的最亮点，因为(1-t^λ(x,y))0并且红绿蓝三通道中，蓝通道的波长最段，蓝通道光线的透射率最大，故对于图像中的所有的像素点都存在以下关系：

Max_λ∈{R,G,B}{I^λ(x,y)}-I^λ(x,y)≥Max_λ∈{R,G,B}{L^λ(x,y)t^λ(x,y)}-L^λ(x,y)t^λ(x,y)；

由于水下拍摄场景中亮度L(x,y)为定值，对于蓝色通道和绿色通道t^B(x,y)-t^λ(x,y),t^G(x,y)-t^λ(x,y),λ∈{R,G,B}，两个差值越大说明水下拍摄场景越深，需要补偿的色彩也就越多。。