[发明专利]一种基于HSI空间光学成像模型的自适应增益水下图像增强方法

权利要求书

1.一种基于HSI空间光学成像模型的自适应增益水下图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：输入降质图像，根据水下目标光学成像模型，进行全局背景光照向量估计；

步骤二：应用混合中值滤波法，进行背景光照遮盖层向量估计；

步骤三：根据水下目标成像物理模型，计算原始观测图像对应的去噪恢复图像；

步骤四：将步骤一输入的降质图像经线性变换，转换成灰度图像；

步骤五：对步骤四的灰度图像应用局部拉氏滤波器，进一步转换成能保持边缘特征的灰度图像，并应用4方向Sobel边缘检测器提取图像对应的有丰富梯度信息的图像；

步骤六：将步骤三的去噪恢复图像与保持边缘特征的灰度图像融合，得到融合彩色图像；

第七步：将融合彩色图像由RGB颜色空间转换至HSI颜色空间，将图像的亮度信息和色彩信息分离，得到转换后的图像的亮度分量；

步骤八：对步骤七的转换后的图像的亮度信息进行基于梯度域自适应增益的广义有界对数乘法运算，获取基于原始图像丰富梯度信息的增强图像；

步骤九：将步骤八的增强图像由HSI颜色空间转换回RGB颜色空间；

步骤十：输出RGB增强图像。

2.根据权利要求1所述的基于HSI空间光学成像模型的自适应增益水下图像增强方法，其特征在于，步骤一中的水下目标光学成像模型为：

I(i，j)＝t(i，j)J(i，j)+(1-t(i，j))A

其中，I(i，j)和J(i，j)分别为水下目标在像素点位置(i，j)处对应的原始观测图像和去噪恢复图像；A为全局背景光照向量；t(i，j)∈[0，1]为介质透射率；t(i，j)J(i，j)为直接衰减，(1-t(i，j))A为背景光照遮盖层，表示为V(i，j)；原始观测图像I(i，j)表示为：

全局背景光照向量估计A的步骤为：

①将原始观测图像平均划分为与原始图像尺寸等比例的四个矩形子图像块；

②计算各子图像块对应的像素均值与标准偏差对应的差值；

③选择差值最大的子图像块，将其进一步细分为四个矩形子图像块；

④重复步骤②③，直到子图像块的尺寸小于预先设定的阈值；

⑤在选定的子图像块中，选择最小距离对应的亮度向量均值，作为全局背景光照向量估计A。

3.根据权利要求2所述的基于HSI空间光学成像模型的自适应增益水下图像增强方法，其特征在于，步骤二具体为：

设W为原始观测图像I(i，j)中颜色最小的部分，表示为W(i，j)＝min_c(I(i，j))；混合中值滤波图像为M(i，j)＝ξ(W(i，j))，其中ξ表示滤波操作；

背景光照遮盖层向量V(i，j)表示为：

V(p)＝ρ max(min(O，W(p))，0)

其中，O＝M(i，j)-ξ|W(i，j)-M(i，j)|，ρ∈[0，1]是可视化恢复强度尺度因子。

4.根据权利要求3所述的基于HSI空间光学成像模型的自适应增益水下图像增强方法，其特征在于，步骤三中计算原始观测图像对应的去噪恢复图像的具体公式为：

5.根据权利要求4所述的基于HSI空间光学成像模型的自适应增益水下图像增强方法，其特征在于，步骤四的具体转换公式为：

其中，IR为原始图像I(i，j)的R分量，I_G为原始图像I(i，j)的G分量，I_B为原始图像I(i，j)的B分量。