基于透射率融合与优化的水下图像复原

由于光与水体介质的相互作用的固有复杂性,所拍摄的水下场景图像发生降质退化,这导致诸如水下图像的低对比度以及色彩失真等问题.尤其是对于污染较为严重或者高浑浊度水体下获得的图像,典型的水下图像处理方法有一定的性能缺陷,而其根本原因在于其无法对于散射造成的色彩失真问题进行有效处理,同时也未充分考虑对比度信息带来的影响.因此,本文提出了一种透射率融合与优化方法,并由此给出有效的水下图像复原方案.该方案考虑各通道在水下衰减差异性,建立了基于颜色衰减差异的水下图像形成模型,其场景环境光由成像光源计算得到.首先,利用色彩校正算法来处理水下图像存在的色彩失真的问题,并利用灰度色调算法对场景光源的颜色进行估计;接着,基于水下场景约束,提出水体透射率估计方法,同时基于对比度先验提出对比度透射率估计算法;然后,将上述两种透射率进行融合,并使用多方向梯度加权正则化进行细化;最后,通过求解基于颜色衰减差异的水下图像形成模型复原图像.通过多次实验,所提出的基于透射率融合优化的水下图像复原方法得到的图像不仅具有相对自然的颜色,同时保持着良好的细节和对比度信息.     

双透射率成像模型与Retinex 融合的水下图像清晰化

针对水下图像出现的颜色失真、对比度低、雾化现象等问题,提出双透射率成像模型与Retinex融合的水下图像清晰化方法.首先,采用基于改进双透射率成像模型的复原算法,用以解决图像雾化以及亮度失衡;其次,在带色彩恢复的多尺度Retinex增强算法中引入引导滤波,解决图像色偏问题;此外,引用自动色彩增强算法,有效提升对比度;最后,将三个输入图像与结合对比度、显著性、饱和性得到的对应权重图采用多尺度融合框架得到清晰化水下图像.实验结果表明,与现有新颖算法相比,所提方法可以最大程度地将多种单一算法的优势有效结合起来,水下彩色图像质量评价指标(underwater color image quality evaluation,UCIQE)均值高于各比较算法6.03％且加速鲁棒特征(speeded up robust features,SURF)特征匹配点明显提升,算法能在保留图像细节的同时有效校正色偏现象、提升图像对比度及清晰度,更符合人眼的视觉效果.     

一种改进的暗通道先验水下彩色图像复原算法

为了解决光在水下传播过程中能量散射和衰减所导致水下图像对比度较低、纹理细节模糊和颜色失真等问题,提出一种改进暗通道先验水下彩色图像复原算法,根据水下光线传播特性建立水下图像成像模型,将水下图像的去模糊和颜色校正相结合,应用改进的暗通道先验算法提高水下彩色图像的对比度,再通过白平衡颜色复原方法处理水下彩色图像,实现水下彩色图像的颜色校正.实验结果表明,本文算法能够提高水下彩色图像的对比度,有效恢复水下图像的颜色.     

基于透射率优化和颜色修正的水下图像增强方法

针对光在水中传输时受到水的吸收作用、悬浮颗粒散射作用而产生严重的衰减,导致水下光学图像对比度低、颜色失真的问题,提出一种基于透射率优化和颜色修正的水下图像增强方法。根据水下光学成像模型,采用最小信息量损失原理估计透射率,结合导向滤波提高透射率的估计精度,通过逆求解水下成像模型得到清晰化的水下图像。利用直方图均衡化进一步提高图像对比度,使用白平衡方法修正颜色。实验结果表明,该方法能够有效去除由后向散射引起的模糊,提高图像对比度和清晰度,同时修正色彩不平衡。     

非均匀光照条件下的水下图像增强算法

自然水域非均匀光照环境中,针对图像存在模糊、对比度低、颜色失真等退化现象,提出一种视觉显著性分割和Retinex算法相结合的水下图像增强方法。首先,依据图像的亮度、色度和方向特征得到图像显著图,进而分割出前景区域和背景区域;然后,基于Retinex算法分别对两区域增强处理,并对背景区域进行二次增强;最后,采用泊松融合算法得到两区域增强后的合成图像。实验结果表明,提出的算法提高了水下非均匀光照条件下的图像清晰度,与其他算法相比,具有更好的性能。     

基于双分支特征提取的水下图像复原

水下成像的复杂性,严重影响图像质量.为解决水下图像存在的颜色失真、亮度底等问题,提出一种双分支水下图像复原模型.复原模型利用双分支特征提取架构提取水下图像不同层次,不同尺度的特征,实现提取特征的完整性;利用残差结构做中间特征处理环节,增强网络学习能力,提高训练速度;且在残差模块中引入空洞卷积以增大感知野,融合两个分支提取的特征信息;最后残差的输出通过重建模块进行上采样得到清晰水下图像复原图.通过在损失函数中增加感知损失函数,最大程度保留水下图像的细节信息,增强图像清晰度.实验结果表明,所提算法能有效校正水下图像的颜色失真,图像清晰度提高,图像质量得到提高,整体视觉效果要好.     

基于多通道均衡化的水下彩色图像增强算法

针对水下环境存在的颜色衰减和散射效应导致水下图像颜色严重失真的问题,提出一种多通道均衡化的水下图像增强算法.首先,对原始图像在对数域上进行归一化处理后转换到HSI(色调-饱和度-亮度)颜色空间;然后,对亮度分量利用McCann Retinex算法在四个方向(纵横)进行比较、实现增强,并根据图像全局亮度信息进行照度增强;最后,将图像重新转换到RGB(红-绿-蓝)空间,计算各通道的累积分布函数,对密集部分进行拉伸处理,达到颜色均衡的效果.针对多幅水下彩色图像进行增强对比实验,结果表明:通过该方法得到的增强图像颜色失真程度减弱,图像对比度和清晰度显著提高,色彩更加鲜艳;该算法在改善水下图像照度信息的同时,保留了饱和度和色度信息,解决了水下图像增强的颜色失真问题,使水下图像具有较高的对比度和清晰度.     

基于改进凸包和颜色对比度的彩色图像分割方法

基于特征对比度的显著性检测方法在处理复杂背景图像时,容易将对比度较高的背景区域误判为目标,导致分割结果不准确.为解决上述问题,提出了一种基于改进凸包和全局颜色对比度的彩色图像分割方法.首先以超像素为基本计算单元,根据图像颜色及其空间分布,计算基于颜色对比度的基本显著图;然后利用颜色增强Harris角点得到目标的凸包,并利用FH方法生成的超像素对凸包进行修正,以此为基础计算基于改进凸包的中心显著图;最后将上述2个显著图进行加权融合得到最终显著图,并使用大津法得到图像中的目标.通过在MSRA1000和ECSSD数据集上进行实验,结果表明本文算法相较于其他算法在可视效果和准确率、召回率等评价指标方面有明显的优势.     

采用亮通道先验的低照度图像增强算法

针对低照度彩色图像亮度偏低、对比度差等问题,提出基于亮通道先验的低照度图像增强算法.首先,分析Retinex算法所存在的缺陷,提出了亮通道先验.然后,将原RGB彩色图像转换到HSV彩色空间,对亮度分量V使用亮通道先验和引导滤波估计光照分量和反射分量,并且采用自适应对数校正对光照分量进行提升.最后,将增强后的图像转换到RGB彩色空间.实验结果表明:该算法快速有效,能够很好地提升图像整体亮度和对比度,图像细节得到增强,克服了颜色失真和光晕等问题,增强后的彩色图像更为明亮、自然.     

基于不同颜色模型对比度校正的水下降质图像处理

光通过水体介质传播过程中的衰减,为水下图像成像带来了一系列的问题.水下目标在成像时会受到海水水质及悬浮物的影响,使采集到的图像变得模糊、对比度下降.文中利用模拟仿真软件对水下图像进行处理,优化出一种基于不同颜色模型对比度修正的自适应直方图水下图像清晰化的有效方法.从实验结果的数据分析可以得出,通过对比度的调整实现了水下图像可视度的增强和图像细节信息的有效放大,由于光照不均匀带来的问题能得到有效缓解.     

基于色彩校正与暗通道先验算法的水下图像增强方法

针对水下图像色彩失真及对比度低的问题,提出一种基于色彩校正与暗通道先验的水下图像增强方法。在处理色偏问题时,以蓝通道为基准计算通道标准比,对水下图像的红、绿通道进行补偿,丰富图像色彩;针对水下图像对比度较低的问题,利用基于超像素的暗通道先验(DCP)方法对校正后的水下图像进行增强。用水下海珍品目标检测数据集图像进行了实验,并与6种先进的水下图像增强方法进行了性能比较。实验结果表明,本算法在色彩校正与对比度提升的综合效果上优于其他增强算法且拥有更好的视觉效果。     

利用中通道补偿的单幅图像去雾

针对雾天图像对比度低和细节模糊等问题,将图像分解为纹理层和结构层,对含有大部分雾气的结构层进行去雾,对纹理层进行增强.为了避免大气光估计易受白色物体影响,提出一种RGB空间立体判决图,并设计基于自适应阈值约束的大气光估计方法,可有效区分天空和非天空区域;针对暗通道先验处理大面积天空、浓雾区域失效问题,提出一种基于中通道补偿的透射率估计方法,可有效克服去雾后图像颜色失真;同时,基于侧窗导向滤波对上述透射率进行修正,能够较好地保持细节.实验表明,本文方法能有效去除雾气,去雾后图像颜色自然,细节保持良好.     

基于色调映射和暗通道融合的弱光图像增强

针对阴天或夜晚等弱光条件下拍摄的图像具有亮度低、对比度低和细节模糊等问题,提出了一种基于色调映射和暗通道融合的弱光图像增强方法.首先,根据弱光及其反转图像的特点,提出面向弱光图像的透射率估计方法,进而获得场景深度信息,并将其融入色调映射函数设计;同时利用暗通道图像区分光源区域,以修正色调映射函数参数,使其能够根据场景深度自适应调整图像亮度;另一方面,增强后的暗通道图可有效突出图像的细节信息,将经过色调映射后的V通道图像和暗通道图进行加权融合,得到最后的增强结果.实验结果表明,本文方法不仅显著改善图像亮度、增强对比度、恢复出更多的图像细节,还能有效去除块效应和晕轮伪影,视觉效果理想.     

基于图割和Sobel算子的视频分割算法

针对前景和背景交界处对比度较低的图像分割问题,提出了基于图割和Sobel算子的视频分割算法.首先建立包括颜色分量和对比度分量的能量函数;然后对当前帧和背景求梯度,使用背景的像素梯度来减弱当前帧中背景部分强边缘的梯度值,同时对由颜色模型建立的图像进行Sobel边缘检测,将得到的边缘检测的结果应用到颜色分量和对比度分量中来增加前景和背景对比度;最后,使用图割算法,对能量函数进行最小化求解最终得到分割结果.实验结果表明,当前景和背景交界处颜色相近时,本文分割算法能有效降低分割错误率.     

基于暗原色融合和维纳滤波的单幅图像去雾

针对在雾霾等恶劣天气下捕获的户外场景图像对比度降低、颜色失真等问题,对基于暗原色先验的去雾方法进行改进,应用小波变换将块暗原色和点暗原色进行融合后,得到新的透射率估计,并利用自适应维纳滤波细化透射率.同时提出了四分加权法重新估计大气光,使得大气光更具鲁棒性.实验结果表明,本文方法不仅能有效恢复清晰的无雾图像,而且能够大幅提升运行速度,便于实时应用.     

基于图像边缘和对比度的显著目标检测

为了对自然场景中各类显著目标进行准确的检测,提出了一种结合图像边缘和多尺度对比度信息的检测方法。首先对图像进行快速双边滤波,在对图像平滑去除复杂纹理的同时保留物体结构边缘信息,然后用直线检测算子进行边缘检测得到边缘显著图。再利用对比度检测算子计算图像的区域对比度和全局对比度得到对比度显著图。融合边缘显著图和对比度显著图得到最后的显著目标图。实验表明该方法准确率高于大多数现有的显著目标检测方法。     

基于暗通道的沙尘图像增强算法

针对沙尘图像存在色差以及图像增强后沙尘图像在明亮区域易出现光晕等问题, 提出一种新的基于暗通道的沙尘图像增强算法. 首先通过在Lab色彩空间用灰度世界算法调整色差, 有效避免图像出现色彩失真现象; 然后利用伽马校正函数和暗通道去雾算法, 避免图像出现噪声、 色彩过度增强和光晕等现象; 最后将亮度补偿后的图像与对比度增强后的图像进行加权融合, 进一步提高图像的可见度, 使图像细节更清晰可见. 实验结果表明, 该方法提高了沙尘图像的清晰度和亮度, 可得到质量更高的沙尘图像.     

基于像素级图像融合的单幅图像去雾算法

单幅图像去雾是计算机视觉领域的一个重要研究课题,基于图像融合思想,提出一种新的单幅图像去雾算法.首先计算大气光和中值暗原色先验的差值绝对值来判断有雾图像中是否含有明亮区域,获得对天空、白色建筑物等明亮区域透射率更精确的估计,并通过该透射率计算第一幅待融合图像;然后利用大气散射模型的一般形式,求解出第二幅待融合图像;最后,通过计算融合系数,将两幅去雾图像进行像素级融合,得到最终的去雾图像.该方法可以有效的改善天空区域颜色失真,去除Halo效应.实验结果表明,所提方法能较好的实现去雾,并保留图像细节和结构信息.     

基于视差图指导的无参考立体图像质量评价

考虑到视差图在立体成像中的重要性,设计了一种双通道的卷积神经网络来实现无参考立体图像质量评价.首先,建立一个以密集连接网络为主体的卷积神经网络结构,用于提取特征.其次,基于人类视觉系统的双目融合和双目竞争的特性,将左右视图进行R、G、B三通道融合得到彩色融合图像,并将此融合图像作为卷积神经网络的一个通道的输入;另一通道的输入为视差图,视差图起到了特征补偿的作用.然后,通过改进挤压和激励模块来实现视差图对融合图像的加权指导.这种加权策略加强了融合图像的重要信息的比重,减轻了非重要信息的比重.最后,在卷积神经网络的末端,将视差图的特征和加权校正过的融合图像的特征进行融合得到总体特征,将总体特征与主观评价方法得分进行回归分析,得到待测立体图像的质量分数.在两个公开的LIVE立体数据库上进行实验验证.结果表明:所提出的无参考立体图像质量评价方法能够有效地应对对称和非对称失真类型的立体图像,并与主观评测方法保持高度一致.     

基于深度卷积神经网络的水下偏色图像增强方法

针对水下图像在采集和传输过程中存在偏色、 模糊等问题, 提出一种基于深度卷积神经网络的水下偏色图像增强方法, 并给出该方法的收敛性分析. 首先, 在传统U-Net模型的基础上, 构建一种基于偏色图像的卷积神经网络模型, 不断学习输入图像与输出图像的色彩偏差; 其次, 通过引用结构相似性的损失函数, 使增强后的水下图像与输入的水下图像在内容结构细节上保持高度相似. 该方法解决了水下图像偏色、 失真的问题. 通过对大量的真实水下数据集进行验证, 并与其他算法进行对比实验, 实验结果表明, 用该方法增强后的水下图像不仅在视觉效果上得到了有效提高, 同时也保留了原始影像中蕴含的纹理结构, 证明该模型在水下图像增强领域实用性较强.