[发明专利]一种三基色联合预均衡和去模糊的水下图像增强方法

说明书

本发明涉及一种三基色联合预均衡和去模糊的水下图像增强方法，具体包括：利用颜色校正的直方图均衡化方法处理图像；利用暗通道模型对校正后的图像进行再处理；改善图像的背景光估计；优化传输图估计；恢复图像场景。本发明能够获得良好的视觉效果和客观质量，并且具有计算简单、恢复质量好等优点。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种三基色联合预均衡和去模糊的水下图像增强方法。

背景技术

目前，水下图像的增强方法主要分为：(a)图像去雾，(b)补偿非均匀光照，(c)增加图像的对比度。Fattal等人提出了一种单幅图像去雾(SID)方法，先估计模糊场景中的光传输函数，再基于此估计值来消除散射光，以增加图像的可见度和对比度。SID方法利用了表面阴影和传输函数图在局部统计上的不相关性。Bianco等人提出了一种简单的水下图像增强方法，利用三个颜色通道在水中衰减速度的极大不同，来估计水下场景的深度，并采用图像分割的方法提炼暗通道先验的深度映射，以获得清晰的图像。Chiang等人通过将去雾法和波长补偿法相结合来增强水下图像。He等人提出了暗通道先验(DCP)方法，根据每个波长的衰减量进行反向补偿，以减少色偏引起的失真，可降低图像中的模糊效应，其缺点是在某些情况下降低了对比度，导致图像变暗。Ancuti等人利用融合原理来增强水下图像与视频的视觉质量，在基于融合的方法中，各种类型的权重映射可以提高图像质量。Galdran等人提出了一种红色通道恢复方法，恢复了与较短波长相关的对比度和颜色损失，红色通道恢复方法是天空暗通道先验的简单扩展，实验结果表明，该方法在人工光照情形下具有较好的恢复效果，可以改善颜色偏差和可见度。

直方图均衡化(HistEqu)是一种提高图像对比度的典型技术，该方法首先统计亮度分量的直方图，并通过调整直方图来重新分配图像的亮度值，可以改善局部对比度。HistEqu方法具有放大图像在相对均匀区域的噪声的倾向，其改进方法被称为对比度受限的自适应直方图均衡化(CLAHE)，CLAHE通过限制图像在均匀区域的噪声，保持了图像的对比度。CLAHE可能导致过度增强对比度较低的图像区域的情况，为了消除引入的人工边界，相邻像素的恢复可采用双线性插值，并采用受限的直方图来控制噪声。基于概率(PB)方法是一种同时估计光照和反射系数的图像增强机制，也可用于增强水下图像。

在现有的具有代表性的水下图像增强技术中，HistEqu和CLAHE方法由于忽略了图像空域变化的相关性，引入了较多的人工噪声；DCP和PB方法虽然增加了对比度和细节，但衰减能量没有根据不同波长进行补偿，颜色和可见度的恢复效果并不理想。总体而言，已有的水下图像增强方法只能揭示水下图像有限的细节和颜色，难以去除噪声的影响。对于水下图像增强，已有方法偏重于某一方面的定性指标或定量指标，存在过度增强或者是增强不够等问题，忽略了恢复性能的综合评价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三基色联合预均衡和去模糊的水下图像增强方法，能够增强水下图像的综合性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种三基色联合预均衡和去模糊的水下图像增强方法，包括以下步骤：

(1)利用颜色校正的直方图均衡化方法对图像进行预处理；

(2)利用暗通道模型对预处理后的图像进行处理；

(3)对处理后的图像进行背景光估计来得到传输图；

(4)对传输图进行优化估计；

(5)基于优化后的传输图恢复图像场景。

所述步骤(1)中的预处理是指根据三基色直方图均衡化，在去模糊之前进行三基色子图的预均衡，具体为：在结合图像局部对比度和颜色两个因素的基础上，将原始的水下图像划分为三个颜色通道，并进行自适应的直方图均衡化，再进行颜色校正。