一种基于仿射变换的水下色偏图像清晰化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113962890A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111233475.1(22)申请日2021.10.22(71)申请人大连海事大学地址116000辽宁省大连市甘井子区凌水街道凌海路1号(72)发明人米泽田武文文付先平梁政(74)专利代理机构大连至诚专利代理事务所(特殊普通合伙)21242代理人杨威邓珂(51)Int.Cl.G06T5/00(2006.01)G06T3/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于仿射变换的水下色偏图像清晰化方法(57)摘要本发明公开了一种基于仿射变换的水下色偏图像清晰化方法，包括以下步骤：获取参考图像和待处理的水下图像；分别计算参考图像和待处理的水下图像的协方差；构建仿射变换模型和目标函数，使用梯度下降法获得传递系数；根据传递系数和仿射变换模型获得颜色校正后的图像；构建大气散射透射模型，获得全局大气光散射的强度值及全局大气光的强度值，并获得透射率；通过梯度增强函数计算出增强后的细节层，进而获得颜色校正后图像的不同尺度细节层,通过图像合成函数方程获得对比度增强后的图像。本发明把局部颜色保真度和梯度约束项添加到提出的方法中，并可以处理各种色偏和不同光照条件下的多种退化图像。CN113962890ACN113962890A权利要求书1/2页1.一种基于仿射变换的水下色偏图像清晰化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取参考图像R和待处理的水下图像X；步骤2、分别计算参考图像R和待处理的水下图像X的协方差CR、CX；步骤3、构建仿射变换模型Y和目标函数(M*,N*)，使用梯度下降法获得传递系数M*和N*；步骤4、根据传递系数M*、N*和仿射变换模型Y获得颜色校正后的图像Y；步骤5、构建大气散射透射模型t，获得全局大气光散射的强度值V(x,y)及全局大气光的强度值A，进而获得透射率t；步骤6、通过加权最小二乘方法获得颜色校正后图像Y的第一细节层d1、d2，通过梯度增强函数▽d'i计算出增强后的第二细节层d'1、d'2，通过图像合成函数方程获得对比度增强后的图像Z。2.如权利要求1所述的一种基于仿射变换的水下色偏图像清晰化方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤为：步骤3.1、利用待处理的水下图像X的像素值构建仿射变换模型Y获得矫正后的图像，仿射变换模型Y的具体公式为Y＝MX+N,其中M和N表示传递系数；步骤3.2、根据仿射变换模型Y，计算出校正后的图像Y的颜色方差CY，计算颜色方差CY的TT具体公式为CY＝MCXM，其中CX表示待处理的水下图像X的协方差，M表示传递系数M的转置；步骤3.3、构建目标函数，构建所述目标函数的具体公式为：其中表示输入图像和校正图像之间的局部保真性约束项；表示正则化器约束输出图像的协方差；表示梯度正则化项为保留细节信息；表示两个传递系数的参数正则化约束，λ、β和γ是正则化器约束输出图像的协方差、梯度正则化项为保留细节信、传递系数的参数正则化约束重要性的三个正参数；步骤3.4、使用梯度下降法获得传递系数M*和N*：*TTTM＝2(MX‑Y+N)X+2λMCSMMCS‑2λCRMCS+γM+2β(M(DX)‑DX)‑DX)(DX)N*＝2(MX‑Y+N)+γN其中M*与M、N*与N均为传递系数，M*和N*为M和N迭代后的参数值。3.如权利要求2所述的一种基于仿射变换的水下色偏图像清晰化方法，其特征在于，所述步骤5具体为：步骤5.1、构建大气散射透射模型t，构建大气散射透射模型t的具体公式为t＝e‑kd(x,y)，其中k表示大气的散射系数，d(x,y)表示场景光线景深；步骤5.2、获得全局大气光散射的强度值V(x,y)，获得全局大气光散射的强度值V(x,y)的具体公式为V(x,y)＝A(1‑e‑kd(x,y)),V(x,y)表示全局大气光散射的强度值，A表示全局大气光的强度值；步骤5.3、获得待处理的水下图像X的RGB三通道最小值W(x,y)，获得待处理的水下图像2CN113962890A权利要求书2/2页X的RGB三通道最小值W(x,y)具体公式为W(x,y)＝min(Y(x,y))，其中Y(x,y)代表颜色校正后的图像像素值；步骤5.4、根据全局大气光散射的强度值V(x,y)及全局大气光的强度值A得到透射率t。4.如权利要求3所述的一种基于仿射变换的水下色偏图像清晰化方法，其特征在于，所述步骤6具体为：步骤6.1、构建大气散射模型Y(x)，构建大气散射模型Y(x)的公式为Y(x)＝Z(x)t(x)+A(1‑t(x))，其中Y和Z分别是输入图像和无雾图像像素值，t表示透射率；给定以位置x为中心的补丁内的场景深度和衰减系数的值是恒定的，透射率