[发明专利]一种用于目标识别的水下图像综合增强方法

权利要求书

1.一种用于目标识别的水下图像综合增强方法，其特征在于：对RGB水下彩色图像进行红通道的色彩补偿，在Jaffe-McGlamery成像模型的基础上，对红通道补偿后的水下彩色图像采用色偏校正来消除前向散射引起的对比度下降；同时为了满足水下目标检测应用需求，对HSV彩色空间的亮度、饱和度和色调进行伽马校正，并采用单通道去雾解决整体图像偏暗和后向散射造成的模糊问题；

所述色偏校正采用统计无色偏校正方法；

所述单通道去雾是对HSV空间的亮度空间进行的去模糊方法；

其具体步骤如下：

根据Jaffe-McGlamery成像模型，对RGB空间水下退化图像I_c(x)描述为：

其中，x为图像像素，J_c(x)清晰的图像，c＝{R,G,B}，为背景光或后向散射光，t_c(x)为传输图；

同样，通过将原始图像I_c(x)，和t_c(x)代入式(1)，也可以得到复原水下图像J_c(x)：

该方法步骤如下：

第一步，对归一化后彩色图像I_c(x)∈(0,1)，采用与绿色通道成比例图像红通道色彩补偿，计算补偿后水下图像

其中，α₁为补偿系数和分别为绿色和红色分量的均值；

第二步，在红通道补偿之后，下一个步骤是对补偿过的水下彩色图像进行色彩对比度拉伸，每个通道的最大值和最小值定义为：

其中，和分别是图像通道c中的平均值和均方误差，α₂是控制图像动态的参数，通常取值为2.3-2.5之间，校正后的水下彩色图像为：

第三步，将校正后的水下彩色图像转换到HSV空间得到并进一步对亮度、色调和饱和度分量k＝{H,S,V}执行γ矫正来增强色调及亮度对比度，设γ矫正参数为α_3k：

其中，对于存在低对比度的水下图像，选取α_3k值大于1，以提高目标对比度；

第四步，对γ矫正后的HSV空间的亮度图像采用了高斯滤波来估计背景图像A_V，设传输图的值为t_V＝0.4，由(2)得亮度图像去模糊后图像为：

其中，A_V对观测图像进行高斯低通滤波得到：

其中，G_Ω(x)为均值为0，方差为图像最大行、列值的3％的高斯函数，Ω(x)为x附近的局部区域；

第五步，转换到RGB空间输出增强后水下图像；

所述高斯低通滤波的滤波窗口大小为15×15；

α₁＝1，α₂＝2.3，水下图像通常全局对比度较低，因此选取α_3k值为2.3-3之间，以提高目标对比度；选取亮度和饱和度分量的伽马校正参数在2.2-2.5，而对于色调伽马校正参数，偏蓝水下图像取值为2.3，偏黄、绿、白水下图像取值为2.8-3。