1.一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,包括以下步骤:S1、提取颜色分量以及亮度分量:对水下图像每一个像素点分别提取红色分量IR、绿色分量IG、蓝色分量IB,并计算出平均亮度分量I:I=(IR+IG+IB)/3
S2、计算RGB三通道的调整后均值:计算红色通道中像素值大于第一阈值的最亮的部分的像素点的均值Mr,作为红色通道调整后的均值,并计算绿色通道和蓝色通道各自的均值Mg、Mb;
S3、校正图像的色偏:将R、G、B三通道每一像素点与其对应的均值相除,处理完成得到各通道更新后的值I′R、I′G、I′B,具体计算公式为;
然后,将更新后的值拉伸至原始图像亮度,具体计算公式为:
其中,I′表示由I′R、I′G、I′B组成的图像,mean表示求图像的均值;
S4、计算颜色通道与亮度通道感受野外周输入:对步骤S1得到的亮度分量I以及步骤S3得到R、G、B三通道更新后的值拉伸至原始图像亮度I″R、I″G、I″B分别进行滤波,得到四个通道的感受野外周输入fsI、fsR、fsG、fsB;
S5、计算亮度通道感受野中心输入:
计算步骤S1得到的平均亮度分量I的均值M,若M小于第二阈值,则亮度通道感受野的中心输入fcI采用sigmoid函数调节,同时,将步骤S3得到的I″R、I″G、I″B也采用sigmoid进行再次更新;否则令fcI=I,且I″R、I″G、I″B不作更新处理;
S6、计算颜色通道与亮度通道感受野外周所占权重:使用k表示RGB通道与亮度通道感受野外周权重,其计算公式为:其中,λ表示R、G、B三个通道,A为每个通道对应的最大值,I″λ(x,y)为经步骤S5处理后I″R、I″G、I″B对应(x,y)位置的像素值,kMAX为k值上限;
S7、计算亮度通道感受野响应:将步骤S4与S5计算得到的感受野中心和外周输入fcI与fsI代入双高斯差函数,计算得到亮度通道的感受野响应值,具体计算公式为:其中, 表示卷积,fcI(x,y)、fsI(x,y)表示图像中点(x,y)的感受野中心和外周输入,g(m,n;σc)、g(m,n;σs)表示大小为m*n的二维高斯函数,rodBp即为亮度通道的感受野输出结果;
S8、计算RGB三通道感受野的中心输入:对步骤S7得到的亮度通道感受野输出rodBp进行γgamma变换得到rodBp ,并与经步骤S5处理得到的I″R、I″G、I″B相乘共同构成R、G、B三通道的感受野中心输入fc,具体计算公式为:fcR=I″R*rodBpγ
fcB=I″G*rodBpγ
γ
fcB=I″B*rodBp
其中,*表示乘号;
S9、计算RGB三通道感受野响应并输出:同步骤S7,将步骤S4与S8计算得到R、G、B三通道的感受野中心输入fcR、fcG、fcB以及外周输入fsR、fsG、fsB代入双高斯差函数来计算R、G、B三通道的感受野响应,具体计算公式为:R、G、B三个通道的感受野响应BpR、BpG、BpB即为三个通道增强后的去雾图像,将三个通道重新组合成一幅RGB图像,作为最终的输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,其特征在于步骤S2所述的第一阈值为0.1,步骤S5所述的第二阈值为0.5。
3.根据权利要求1所述的一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,其特征在于步骤S2所述的最亮的部分像素点具体为最亮的50%的像素点。
4.根据权利要求1所述的一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,其特征在于,步骤S4所述的滤波具体为均值滤波。
5.根据权利要求1所述的一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,其特征在于,所述步骤S2中,为避免调整后红色通道均值过高,当调整后红色通道均值Mr大于绿色通道的均值Mg时,用绿色通道的均值Mg作为红色通道最终调整后的均值,即:Mr=min(Mr,Mg)。
6.根据权利要求1所述的一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,其特征在于,步骤S5对亮度通道感受野的中心输入fcI采用sigmoid函数调节具体如下:
7.根据权利要求4所述的一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,其特征在于,步骤S4所述的均值滤波器的窗宽大小为大于3*3,小于15*15的任意大小。
8.根据权利要求1所述的一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,其特征在于,步骤S7与步骤S9中所述的感受野中心和外周的高斯函数具体为:其中,δc的取值范围具体为0.2~0.8,δs取值为δc的3倍,m,n的取值范围具体为5~15的整数。
9.根据权利要求1所述的一种基于鱼类视网膜机制的水下图像增强方法,其特征在于,步骤S8中所述γ的取值范围具体为0.4~0.6。