一种基于亮度色度分离的水下图像增强方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机视觉领域中的图像增强技术，尤其是涉及针对水下摄像机拍摄 得到的降质图像增强技术。
【背景技术】
[0002] 我国是个海洋大国，拥有1. 8万公里长的海岸线和300多万平方公里的海洋国土， 对海洋资源的探索和开发对我国的国民经济和军事都有重要的意义和价值。自主式水下机 器人（简称AUV)在海上资源的勘探开发（铺设管道、海底考察等）、海洋生态监测，以及军 事领域都有广泛的应用。现在的AUV大多都配备了光学成像及图像处理识别系统，可见光 图像是AUV的主要信息来源之一。但受到水下恶劣成像环境的限制，获取到的水下图像普 遍存在对比度低、模糊、偏色等不利因素。图像可视质量的下降会严重影响后续特征提取和 目标识别的性能。因此，借助图像处理技术提高原始水下图像可视质量的研究越来越受到 研究者的关注，相关研究日益增多，已成为当前图像处理的研究热点问题之一 [1]。
[0003] 国内外有关水下图像增强技术的研究，始于本世纪初，经过十几年的发展，研究者 提出了很多方法。根据各种方法所使用的图像增强技术不同，可将已有方法分为三类：基 于经典图像增强技术的方法 [2'3'4]、基于颜色恒常性理论的方法[5'6]、以及混合方法 [7'8]。国 内发明专利方面，陈名松等人[9](申请号CN201310628073)提出了一种基于同态滤波和双 正交小波阈值滤波法相结合水下图像增强技术。他们首先借助同态滤波技术降低光照不 均匀情况的影响，然后双正交小波阈值滤波法去除图像的噪声。李一兵等人 [1°](申请号 CN201310628073)提出了一种基于Retinex理论的水下图像增强方法。他们首先将水下图 像转换到HSV色彩空间，采用S分量用于去噪，采用V分量进行Retinex增强。
[0004] 参考文献
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[0013] [9]陈名松，秦琳，康艳梅，等，"水下图像增强处理方法"，中国发明专利，申 请号：CN201310628073
[0014] [10]李一，付强，叶方，等"基于HSV色彩空间结合Retinex的水下图像增强方 法"，【申请号】CN201210359018,
[0015] [11]林福宗，《多媒体技术基础》（第3版），2009年，清华大学出版社
【发明内容】
[0016] 本发明针对水下降质图像，提出一种基于亮度色度分离的水下图像增强方法，实 现提高水下图像可视质量的目的。本发明的技术方案如下：
[0017] -种基于亮度色度分离的水下图像增强方法，包括下列步骤：
[0018] 1)分离输入的水下彩色图像的亮度色度分量
[0019] 将输入的水下彩色图像从RGB色彩空间转换到YCbCr色彩空间来分离亮度和色度 分量，在YCb(；色彩空间中，Y表示亮度分量，Cb和Q分别代表蓝色和红色偏移量。
[0020] 2)基于中值滤波器的亮度分量去噪
[0021] 选用中值滤波器对亮度分量Y进行滤波处理，处理结果用t表示；
[0022] 3)基于自适应直方图均衡的亮度分量对比度增强
[0023] 选用对比度受限直方图均衡方法（CLAHE)提高去噪后的亮度分量￥:的对比度，处 理结果用￥ 2表不；
[0024] 4)色度分量偏色校正
[0025] 用Cb和C r表示YCbCr空间中的两色度分量图，用M b和M r分别表示C b和C r的均 值，使用下式调整Cb和Q两色度分量的取值，完成色度分量的偏色校正：
[0026]
[0027]
[0028] 式中，用Cbl和Crl表示偏色校正结果；
[0029] 5)提高色度分量饱和度
[0030]使用Sigmoid函数拉伸经过偏色校正的色度分量，得到增强色度饱和度，所使用 的Sigmoid函数为：
[0031]
[0032] 式中，输入f为Cbl时，输出g表不蓝色色度分量