[发明专利]联合双颜色空间恢复和多级解码结构的水下图像增强方法

权利要求书

1.一种联合双颜色空间恢复和多级解码结构的水下图像增强方法，具体包括如下步骤：

S1、对水下图像I_RAW进行图像增强，得到待处理的图像I_WB，具体过程如下：

将水下图像从RGB空间转换到YCbCr空间，分别计算红色浓度分量Cr、蓝色浓度分量Cb的平均值Mr、Mb；根据Mr、Mb，分别计算Cr、Cb的均方差Dr、Db；然后进行近白区域的判定，判定表达式为：

Cb(i，j)-(Mb+Db×sign(Mb))＜1.5×Db

且Cr(i，j)-(1.5×Mr+Dr×sign(Mr))＜1.5×Dr

其中，sign()代表符号函数，Cb(i，j)和Cr(i，j)分别代表点(i，j)处的蓝色色度分量和红色色度分量；

设置亮度矩阵RL，若图像点的红色浓度分量和蓝色浓度分量均符合上述判别式，则将该点(i，j)的亮度即Y分量值赋值给RL(i，j)；若不符合，则该点的RL(i，j)值置为0；

选取亮度矩阵RL中亮度值为最大的10％的点，然后选择这些点的亮度的最小值L_min，如果RL(i，j)的值小于L_min，则把RL(i，j)置为0，否则置为1；

分别把水下图像的RGB三通道值与亮度矩阵RL相乘，得到R2、G2、B2，再分别计算R2、G2、B2的平均值Raver、Gaver、Baver；在亮度分量矩阵Y中，计算出亮度的最大值Ymax，进而得到三通道增益Rgain、Ggain、Bgain，通过增益调整图像的RGB值，得到调整后的三种颜色通道R₀，G₀，B₀，进而得到经过白平衡处理后处理后的图像I_WB；

S2、对输入图像I_RAW进行RGB域的增强，增强过程包括提取图像颜色特征G_WB和生成置信度图C_WB；其中，将输入图像I_RAW与步骤S1得到的图像I_WB分别通过1×1、3×3、5×5这3种大小的卷积核进行特征提取，将特征提取后的图像进行拼接，将拼接后的图像依次经过两个3×3卷积输出得到G_WB；将输入图像I_RAW与步骤S1得到的图像I_WB分别通过4个3×3卷积来获得置信度图C_WB，其中，前3个卷积采用了ReLU激活函数，最后一个卷积操作采用的是Sigmoid激活函数；将得到的G_WB与置信度图C_WB融合，得到在RGB域增强的图像：

S3、获取颜色恢复后的图像，将RGB图像I_RAW转换到Lab颜色空间，然后对ab通道进行颜色增强处理，最后把L通道拼接上去，得到完整的Lab空间下的图像，将得到的图像从Lab空间转换到RGB空间，得到在Lab颜色空间恢复的图像I_Lab，与步骤S2得到的增强后的RGB图像I_RGB相加融合，得到颜色恢复后的图像I_co；

S4、对原始图像I_RAW进行对比度的增强，具体为：

搭建水下图像对比度增强网络，所述增强网络的结构为卷积-多级反卷积结构，具体过程如下：在第一级反卷积：处理的特征图大小均为原图的1/16，相应的跳跃连接经过下采样过程以让特征图大小一致可以进行拼接；在第二级反卷积：处理的特征图大小均为原图的1/8，上一级的特征图经过上采样与本级对应连接，末尾引入原特征图；在第三级反卷积：处理的特征图大小为原图的1/4，上一级的特征图经过上采样与本级对应连接，末尾引入原特征图；

将得到的特征图经过注意力处理，再经过两个3×3卷积输出得到对比度增强后的I_cst；

将步骤S3得到的颜色恢复的图像I_co和对比度增强的图像I_cst进行融合，得到最终的增强图像。

2.根据权利要求1所述的一种联合双颜色空间恢复和多级解码结构的水下图像增强方法，其特征在于，步骤S2所述的卷积核的步长均为1。