[发明专利]基于水下成像模型和景深的水下图像清晰化方法

摘要

本发明公开了一种基于水下成像模型和景深的水下图像清晰化方法，首先利用局部shade of Gray算法估计背景光，可有效避免人工光源、白色物体和噪声等影响；然后，通过设置阈值来判断是否将红通道的信息加入到暗通道先验中；利用景深来估计散射率，得到更好的对比度和饱和度颜色；最后，利用背景光与散射系数、衰减系数之间的关系对RGB三通道分开求解透射率，最终得到清晰化图像，本发明方法可弥补目前很多方法假设RGB三通道的透射率相同的缺陷，不仅能有效增强图像的对比度，还能很好地处理三通道透射率估计不准确带来的色偏问题。

主权项

一种基于水下成像模型和景深的水下图像清晰化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、输入水下图像I，使用局部shade of Gray算法求得该水下图像I的背景光Bc,∞；步骤2、设定R通道的阈值为0.15～0.25，对R通道求均值，利用式(1)得到景深函数的暗通道值γ(u)：γ(u)=min(mina1·gR(ξ)ξ∈U(u),min(gG(ξ))ξ∈U(u),min(gB(ξ))ξ∈U(u))---(1)]]>式(1)中，gR(ξ)、gB(ξ)和gG(ξ)分别是水下图像I的R、G、B通道的像素，U(u)表示以u为中心的局部块，a1是R通道的系数，若R通道均值大于设定的阈值，a1＝1，否则，a1＝0；步骤3、把求得的水下图像I的暗通道值γ(u)代入(2)式求出全局景深函数的值R(u)：R(u)=-ln(1-γ(u)κλmax)≈cλmaxd(u)---(2)]]>式(2)中，为衰减系数最大的光波长对应的背景光，为衰减系数最大的波长对应的衰减系数，d(u)为景深；利用式(3)得到R、G、B分量图的暗通道值gλdark(u)=minξ∈U(u){gλ(ξ)}---(3)]]>式(3)中，λ∈{R,G,B}，把R、G、B分量图的暗通道值gλdark(u)代入(4)式，分别求出R、G、B通道的景深函数的值Rλ(u)：Rλ(u)=-ln(1-gλdark(u)κλ)---(4)]]>式(4)中，κλ分别为R、G、B分量的背景光；设全局景深R(u)与R、G、B通道的景深Rλ(u)的比值为商值ηλ(u)，ηλ(u)=R(u)Rλ(u)---(5)]]>分别计算出R，G，B三通道的ηλ(u)的值及其方差，比较求得的R，G，B三通道的ηλ(u)的方差值，选择方差最大的那个ηλ(u)对应的通道，取由(4)式得到该通道的景深函数值Rλ(u)；利用盒须法去除Rλ(u)中的极端值，然后，采用导向滤波对所得到的Rλ(u)进行优化；步骤4、根据步骤3处理后的Rλ(u)值，得到该通道的散射率tαλ(x)=exp(-Rλ(u))---(6)]]>步骤5、根据背景光Bc,∞与光散射系数，光衰减系数之间的关系，然后结合步骤4已求得的一个通道的散射率得到另外两个通道的散射率；步骤6、计算G和B通道的均值，若G通道的均值较大，则G通道为最小衰减通道，其衰减率为若B通道的均值较大，则B通道为最小衰减通道，其衰减率为根据光散射系数与波长的关系，得到R、G、B通道的衰减系数比，进而得出另外两个通道的衰减率；步骤7、清晰化的图像为Jλ(x)=Iλ(x)-Bc,∞tαλ(x)tβλ(x)---(7).]]>