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基于背景光修正成像模型的水下图像复原

周妍 顾鑫涛 李庆武

郭佳佳, 廖桂生, 杨志伟, 杜文韬. 利用广义内积值迭代加权的空时协方差矩阵估计方法[J]. 电子与信息学报, 2014, 36(2): 422-427. doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00426
引用本文: 周妍, 顾鑫涛, 李庆武. 基于背景光修正成像模型的水下图像复原[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(10): 3363-3371. doi: 10.11999/JEIT211012
Guo Jia-Jia, Liao Gui-Sheng, Yang Zhi-Wei, Du Wen-Tao. Iterative Weighted Covariance Matrix Estimation Method for STAP Based on Generalized Inner Products[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2014, 36(2): 422-427. doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00426
Citation: ZHOU Yan, GU Xintao, LI Qingwu. Underwater Image Restoration Based on Background Light Corrected Image Formation Model[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(10): 3363-3371. doi: 10.11999/JEIT211012

基于背景光修正成像模型的水下图像复原

doi: 10.11999/JEIT211012
基金项目: 国家重点研发计划(2018YFC0406903),国家自然科学基金(41706103),江苏省自然科学基金(BK20170306)
详细信息
    作者简介:

    周妍:女,副教授,研究方向为水下环境感知与图像处理

    顾鑫涛:男,硕士生,研究方向为水下图像处理

    李庆武:男,教授,研究方向为智能感知与信息处理

    通讯作者:

    周妍 yanzhou@hhu.edu.cn

  • 中图分类号: TN911.73; TP391

Underwater Image Restoration Based on Background Light Corrected Image Formation Model

Funds: The National Key R&D Program of China (2018YFC0406903), The National Natural Science Foundation of China (41706103), The Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20170306)
  • 摘要: 光在水下传播时由于受到水体吸收和散射作用的影响,导致水下图像质量严重退化。为了有效去除色偏和模糊,改善水下图像质量,该文提出一种基于背景光修正成像模型的水下图像复原方法。该方法基于对雾天图像的观察,提出了水下图像背景光偏移假设,并基于此建立背景光修正成像模型;随后使用单目深度估计网络获得场景深度的估计,并结合背景光修正的水下成像模型,利用非线性最小二乘拟合获得水下偏移分量的估计值从而实现水下图像去水;最后优化去水后的含雾图像的透射率,并结合修正后的背景光实现图像复原。实验结果表明,该文方法在恢复水下图像颜色和去除散射光方面效果良好。
  • 图  1  自然含雾图像的大气光

    图  2  水下背景光偏移示意图

    图  3  雾天图像和水下图像不同场景深度处像素均值对比

    图  4  水下背景光偏移假设建模示意图

    图  5  每根雾线中清晰像素点的选取

    图  6  本文算法框架图

    图  7  不同水体中各算法复原结果与空气中原图对比

    图  8  水下降质图像复原对比

    表  1  不同水体中各算法复原结果的CIEDE2000色差指标对比

    文献[4]文献[16]文献[17]本文算法
    水体116.140323.696422.446116.8627
    水体223.105028.819132.167722.4738
    水体314.053716.118828.161611.9412
    水体414.739816.260527.446112.2755
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    表  2  各方法客观评价指标平均值比较

    方法低质量水下图像低照度水下图像
    AGIEUCIQEUIQMAGIEUCIQEUIQM
    原图6.42312.17440.40303.51516.09671.30270.44212.3293
    文献[16]6.90844.76420.59574.35806.83643.74800.55922.5836
    文献[17]7.31895.13870.60984.71967.25173.90230.58063.0269
    文献[18]7.27305.00590.57374.67116.49052.65230.57552.6256
    文献[19]7.08605.05100.58474.49006.90613.41080.57662.9130
    本文算法7.32385.14820.62804.66477.53114.27540.57243.0785
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-23
  • 修回日期:  2022-03-11
  • 录用日期:  2022-03-22
  • 网络出版日期:  2022-03-24
  • 刊出日期:  2022-10-19

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