一种海洋遥感图像增强方法与流程

本技术涉及图像增强，特别是涉及一种海洋遥感图像增强方法。

背景技术：

1、本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。不应以此处的描述包括在本部分中就承认是现有技术。

2、在利用光学遥感手段对海面目标及海洋现象进行监测时，传感器在特定观测条件下会接收到来自海面的太阳光准镜面反射信息，表现为高亮耀斑区，但这会导致整幅图像的明暗差异巨大，且非耀斑区的亮度过低会掩盖海浪纹理及海面目标等信息。

3、传统的照度不均图像增强算法分为基于空域和基于变换域两大类，但在含耀斑可见光海洋遥感图像增强过程中，无法对低照度区域图像海浪纹理细节进行有效增强，使得图像对比度偏低，图像增强效果较差。

技术实现思路

1、本发明实施例提供的一种海洋遥感图像增强方法，至少解决相关技术中无法对低照度区域图像海浪纹理细节进行有效增强，使得图像对比度偏低，图像增强效果较差的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供一种海洋遥感图像增强方法，包括：

3、将待处理的初始海洋遥感图像分割为初始高亮耀斑区域图像和初始低照度海洋区域图像；

4、基于非下采样轮廓波变换对所述初始低照度海洋区域图像进行多尺度分解，生成所述初始低照度海洋区域图像对应的初始高频子带分量和初始低频子带分量；

5、分别基于所述初始高频子带分量对应的第一图像增强方法对所述初始高频子带分量进行图像增强处理，以及基于所述初始低频子带分量对应的第二图像增强方法对所述初始低频子带分量进行图像增强处理，生成与所述初始高频子带分量对应的目标高频子带分量和所述初始低频子带分量对应的目标低频子带分量，所述第一图像增强方法用于增强所述高照度海洋区域图像的细节和纹理，所述第二图像增强方法用于调整所述低照度海洋区域图像的整体亮度分布；

6、基于非下采样轮廓波逆变换对所述目标高频子带分量和所述目标低频子带分量进行融合，生成所述初始低照度海洋区域图像对应的目标低照度海洋区域图像；

7、基于所述初始高亮耀斑区域图像和所述目标低照度海洋区域图像，生成增强后的所述目标低照度海洋区域图像对应的目标海洋遥感图像。

8、在本实施例中，所述将待处理的初始海洋遥感图像分割为初始高亮耀斑区域图像和初始低照度海洋区域图像，包括：

9、依次对所述初始海洋遥感图像进行归一化处理以及均值滤波处理，生成预处理后的所述初始海洋遥感图像；

10、通过最大类间方差法对预处理后的所述初始海洋遥感图像进行处理，分别确定所述初始高亮耀斑区域图像和所述初始低照度海洋区域图像各自对应的区域分割范围；

11、基于所述初始高亮耀斑区域图像和所述初始低照度海洋区域图像各自对应的区域分割范围对所述初始海洋遥感图像进行图像分割，以生成所述初始高亮耀斑区域图像和所述初始低照度海洋区域图像。

12、在本实施例中，所述第一图像增强方法包括基于拉普拉斯增强滤波算子的图像增强方法，所述第二图像增强方法包括基于多尺度retinex算法的图像增强方法。

13、在本实施例中，所述拉普拉斯增强滤波算子如以下公式(1)所示：

14、

15、在本实施例中，所述分别基于所述初始高频子带分量对应的第一图像增强方法对所述初始高频子带分量进行图像增强处理，以及基于所述初始低频子带分量对应的第二图像增强方法对所述初始低频子带分量进行图像增强处理，生成与所述初始高频子带分量对应的目标高频子带分量和所述初始低频子带分量对应的目标低频子带分量，包括：

16、通过多尺度retinex算法对所述初始低频子带分量进行增强处理，生成所述初始低频子带分量对应的增强低频子带分量；

17、基于所述初始低频子带分量的数据分布范围，对所述增强低频子带分量的数据分布范围进行调整，以生成所述目标低频子带分量。

18、在本实施例中，所述通过多尺度retinex算法对所述初始低频子带分量进行增强处理，生成所述初始低频子带分量对应的增强低频子带分量，所述多尺度retinex算法如公式(2)所示：

19、

20、其中，m为所述初始低照度海洋区域图像的横坐标，n为所述初始低照度海洋区域图像的纵坐标，k表示环绕尺度的个数，ωi表示第i个环绕尺度对应的权值，为所述增强低频子带分量，gi(m,n)为第i个环绕尺度的高斯滤波函数；

21、gi(m,n)如以下公式(3)所示：

22、

23、其中，hi表示高斯滤波器的系数，满足∫∫gi(m,n)dmdn＝1，σi为高斯滤波器的尺度参数。

24、在本实施例中，目标低频子带分量基于以下公式(4)计算得到：

25、

26、其中，为所述目标低频子带分量，为所述增强低频子带分量的最小值，为所述增强低频子带分量的最大值，为所述初始低频子带分量的最小值，为所述初始低频子带分量的最大值。

27、在本实施例中，在所述基于非下采样轮廓波逆变换对所述目标高频子带分量和所述目标低频子带分量进行融合，生成所述初始低照度海洋区域图像对应的目标低照度海洋区域图像之后，还包括：

28、通过对比度受限的自适应直方图均衡算法对所述目标低照度海洋区域图像进行处理，生成最终的所述目标低照度海洋区域图像。

29、在本实施例中，所述基于所述初始高亮耀斑区域图像和所述目标低照度海洋区域图像，生成增强后的所述目标低照度海洋区域图像对应的目标海洋遥感图像，包括：

30、通过对比度受限的自适应直方图均衡算法对所述初始高亮耀斑区域图像进行处理，生成所述初始高亮耀斑区域图像对应的目标高亮耀斑区域图像；

31、基于所述目标高亮耀斑区域图像和所述目标低照度海洋区域图像，生成所述目标海洋遥感图像。

32、在本实施例中，所述目标海洋遥感图像基于以下公式(5)计算得到：

33、iout＝a×u′+b×v′(5)

34、其中，iout为目标海洋遥感图像，u′为所述目标高亮耀斑区域图像，v′为所述目标低照度海洋区域图像，a和b为线性融合参数。

35、第二方面，本发明实施例提供一种海洋遥感图像增强装置，包括：

36、分割模块，用于将待处理的初始海洋遥感图像分割为初始高亮耀斑区域图像和初始低照度海洋区域图像；

37、分解模块，用于基于非下采样轮廓波变换对所述初始低照度海洋区域图像进行多尺度分解，生成所述初始低照度海洋区域图像对应的初始高频子带分量和初始低频子带分量；

38、生成模块，用于分别基于所述初始高频子带分量对应的第一图像增强方法对所述初始高频子带分量进行图像增强处理，以及基于所述初始低频子带分量对应的第二图像增强方法对所述初始低频子带分量进行图像增强处理，生成与所述初始高频子带分量对应的目标高频子带分量和所述初始低频子带分量对应的目标低频子带分量，所述第一图像增强方法用于增强所述高照度海洋区域图像的细节和纹理，所述第二图像增强方法用于调整所述低照度海洋区域图像的整体亮度分布；

39、融合模块，用于基于非下采样轮廓波逆变换对所述目标高频子带分量和所述目标低频子带分量进行融合，生成所述初始低照度海洋区域图像对应的目标低照度海洋区域图像；

40、生成模块，还用于基于所述初始高亮耀斑区域图像和所述目标低照度海洋区域图像，生成所述初始海洋遥感图像对应的目标海洋遥感图像。

41、第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器，以及存储程序的存储器，其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行根据第一方面所述的方法。

42、第四方面，本发明实施例提供一种存储有计算机指令的非瞬时机器可读介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据第一方面所述的方法。

43、本发明实施例的有益效果：

44、本发明实施例提供的一种海洋遥感图像增强方法，能够在含耀斑可见光海洋遥感图像增强过程中，对低照度区域图像海浪纹理细节进行有效增强，进而增强图像对比度，提高图像增强效果。具体地，将待处理的初始海洋遥感图像分割为初始高亮耀斑区域图像和初始低照度海洋区域图像，这样，便可以对初始低照度海洋区域图像进行增强处理。首先，基于非下采样轮廓波变换对初始低照度海洋区域图像进行多尺度分解，生成初始低照度海洋区域图像对应的初始高频子带分量和初始低频子带分量。然后在分别基于初始高频子带分量对应的第一图像增强方法对初始高频子带分量进行图像增强处理，以及基于初始低频子带分量对应的第二图像增强方法对初始低频子带分量进行图像增强处理，生成与初始高频子带分量对应的目标高频子带分量和初始低频子带分量对应的目标低频子带分量。实际应用中，第一图像增强方法用于增强高照度海洋区域图像的细节和纹理，第二图像增强方法用于调整低照度海洋区域图像的整体亮度分布。基于非下采样轮廓波逆变换对目标高频子带分量和目标低频子带分量进行融合，生成初始低照度海洋区域图像对应的目标低照度海洋区域图像；最后，基于初始高亮耀斑区域图像和目标低照度海洋区域图像，生成增强后的目标海洋遥感图像。本发明实施例通过对初始低照度海洋区域图像进行多尺度分解处理，有效解决了含耀斑可见光海洋遥感图像增强过程中低照度海洋区域图像对比度和纹理细节增强效果不佳的问题，得到的增强图像对比度强、细节纹理清晰，提高了的视觉效果。

45、本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本发明的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

技术特征：

1.一种海洋遥感图像增强方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将待处理的初始海洋遥感图像分割为初始高亮耀斑区域图像和初始低照度海洋区域图像，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一图像增强方法包括基于拉普拉斯增强滤波算子的图像增强方法，所述第二图像增强方法包括基于多尺度retinex算法的图像增强方法。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述拉普拉斯增强滤波算子如以下公式(1)所示：

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述分别基于所述初始高频子带分量对应的第一图像增强方法对所述初始高频子带分量进行图像增强处理，以及基于所述初始低频子带分量对应的第二图像增强方法对所述初始低频子带分量进行图像增强处理，生成与所述初始高频子带分量对应的目标高频子带分量和所述初始低频子带分量对应的目标低频子带分量，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述通过多尺度retinex算法对所述初始低频子带分量进行增强处理，生成所述初始低频子带分量对应的增强低频子带分量，所述多尺度retinex算法如公式(2)所示：

7.根据权利要求5所述的方法，其中，目标低频子带分量基于以下公式(4)计算得到：

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述基于非下采样轮廓波逆变换对所述目标高频子带分量和所述目标低频子带分量进行融合，生成所述初始低照度海洋区域图像对应的目标低照度海洋区域图像之后，还包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述初始高亮耀斑区域图像和所述目标低照度海洋区域图像，生成增强后的所述目标低照度海洋区域图像对应的目标海洋遥感图像，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述目标海洋遥感图像基于以下公式(5)计算得到：

技术总结
本申请涉及一种海洋遥感图像增强方法，包括：将初始海洋遥感图像分割为初始高亮耀斑区域图像和初始低照度海洋区域图像；基于非下采样轮廓波变换对初始低照度海洋区域图像进行多尺度分解，生成初始高频子带分量和初始低频子带分量；基于第一图像增强方法对初始高频子带分量进行增强处理，基于第二图像增强方法对初始低频子带分量进行增强处理，生成目标高频子带分量和目标低频子带分量；基于非下采样轮廓波逆变换对目标高频子带分量和目标低频子带分量进行融合，生成目标低照度海洋区域图像；基于初始高亮耀斑区域图像和目标低照度海洋区域图像，生成目标海洋遥感图像。基于上述方法，能够增强图像对比度、使得细节纹理清晰，提高视觉效果。

技术研发人员：陈标,李同宇,陈捷,张梦悦,杨江宁,于振涛,李原,贾殿纪,王子豪,徐志超
受保护的技术使用者：青岛协同创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23