[发明专利]一种水下图像复原方法

权利要求书

1.一种水下图像复原方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)读取一幅水下退化图像I_λ；

2)对水下退化图像I_λ进行haar小波分解，得到4个子带图像，对尺寸减小的子带图像进行图像复原；

3)计算水下退化图像I_λ的全局背景光A_λ；

4)计算出小波分解后的低频子带图像的透射率

5)分别对离散haar小波分解得到的子带图像进行图像复原，对得到的4个复原子带图像进行haar小波重构得到复原图像；

在所述步骤2)中，水下图像成像模型为：

I_λ(x)＝t_λ(x)J_λ(x)+A_λ(1-t_λ(x))

其中x是像素坐标，λ∈{r,g,b}表示RGB三个颜色通道，I_λ()为获取的水下退化图像，J_λ()为复原图像；A_λ()是水下退化图像全局背景光，t_λ()表示RGB三通道的透射率；

各通道的透射率为：其中d(x)表示到目标物体到光学成像相机的距离，β_λ表示各通道的衰减系数；

对水下退化图像I_λ()进行单级离散haar小波变换：

其中，W是适当维度的离散haar小波变换矩阵，和分别是水下退化图像I_λ和复原图像J_λ经过离散haar小波变换后的图像，包括四个子图像，上标a，b，c和d分别表示小波变换的低频子带块、水平子带块、垂直子带块和对角线子带块；是透射率t_λ经过离散haar小波变换后的透射率，则得到基于离散haar小波变换的光学图像模型：

低频子带图像对低频子带图像进行复原，则低频子带图像复原模型为且为中间变量；

在所述步骤4)中，求解低频子带图像的透射率的方法为：

对于水下低频子带图像分别得到对于RGB通道的等式：

其中分别表示低频子带图像在RGB三通道的图像，分别表示在RGB三通道的取值，分别表示低频子带复原图像的RGB三通道的图像，β_R，β_G，β_B分别表示衰减系数β_λ在RGB三通道的值；

将haze-line模型引入水下，引入中间变量β_RB,β_RG：

然后得到：

其中t_R(x)表示R通道的透射率；

类似地将像素聚类到Haze-Lines并获得R通道的透射率的初始估计t_R(x)；在haze-lines去雾模型中，首先对色素点进行聚类，形成RGB空间里的Haze-lines，设定每个聚类的像素簇都至少存在一个像素是无雾的像素，在低频子带图像中，根据R通道的衰减快的特性，取代替初始估计值t_R(x)，并选取阈值进行约束；

对于低频子带图像设置一个阈值t_LR对红通道的透射率进行限制：

最后得到R通道的限制透射率为

通过下式计算平滑透射率

是最终获得的平滑透射率，δ是衡量数据项和平滑项的参数，N_x表示低频子图像图像平面内像素点x的四个领域，σ(x)为限制透射率的标准差，对于每一条雾线都存在一个标准差σ(x)，为像素点x的四个领域中的任意像素点y的平滑透射率。