塊平均清晰度組合無參考水下圖像通用性質(zhì)量檢測方法
【專利摘要】一種塊平均清晰度組合無參考水下圖像通用性質(zhì)量檢測方法，該方法對一幅水下圖像I，設(shè)I的圖像質(zhì)量為Q，Q值越大說明圖像中包含目標(biāo)且更清晰，Q值越小說明水下圖像中沒有目標(biāo)或圖像模糊；若水下圖像中不存在目標(biāo)，則Q的值為對比度和平均亮度的加權(quán)；若圖像中邊緣檢測的總數(shù)大于閾值Edge_threhold1，則認(rèn)為圖像中存在目標(biāo)，若圖像塊Pi塊中的邊緣像素數(shù)大于閾值Edge_threhold2，則選定為有檢測意義的圖像塊，則Q的值為圖像塊的清晰度平均值、對比度和平均亮度的加權(quán)和。本發(fā)明方法可以對所有的水下光視覺灰度圖像給出質(zhì)量檢測值，與主觀判斷一致性好。而現(xiàn)有的部分水下圖像質(zhì)量評價方法僅評價存在目標(biāo)的水下圖像。
【專利說明】塊平均清晰度組合無參考水下圖像通用性質(zhì)量檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理和分析【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是在存在吸收和散射光學(xué)衰減的環(huán)境中例如水下環(huán)境中拍攝圖像的處理和分析。涉及水下圖像的質(zhì)量檢測，具體涉及一種基于對比度和清晰度的通用性塊平均水下圖像質(zhì)量檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像質(zhì)量客觀評價算法的研究是圖像處理和圖像分析領(lǐng)域非?；镜目茖W(xué)問題。人們希望找到一種可靠和合理的圖像質(zhì)量客觀評價的方法，能夠逼近人類視覺系統(tǒng)的評價結(jié)果。在水中，光速受溫度和鹽度變化的影響較小，探測方向性好，定位較準(zhǔn)確，同時光波具有能直接二維強(qiáng)度成像、多光譜攝像以及圖像分辨率高等特點，能夠自動、快速的識別目標(biāo)。典型的水下視覺圖像由于存在照明條件不良及水體對光的吸收效應(yīng)、散射效應(yīng)和卷積效應(yīng)等使得水下圖像有較嚴(yán)重的非均勻亮度和細(xì)節(jié)模糊，而且圖像信噪比很低，圖像對比度明顯變差，易出現(xiàn)假細(xì)節(jié)、自陰影、假輪廓等。前向散射導(dǎo)致圖像特征的模糊，后向散射通常使圖像的對比度降低，產(chǎn)生霧狀模糊疊加在圖像上。吸收和散射不僅僅是由水體本身產(chǎn)生，還包括溶解有機(jī)物和小的漂浮粒子影響，漂浮粒子稱為“海雪”(在種類和濃度上變化較大)。水下圖像采集系統(tǒng)所拍攝的水下圖像大多存在以下問題:有限的可視距離、低對比度、非均勻照明、模糊、光斑、色彩丟失和各種復(fù)雜因素的噪聲。應(yīng)用傳統(tǒng)的計算機(jī)視覺方法對水下圖像進(jìn)行處理和分析將面臨上述這些問題。隨著水下傳感器技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，如何提高水下視頻圖像信息自動處理能力是解決智能水下監(jiān)測和水下作業(yè)的關(guān)鍵。空氣中的圖像與水中不同，水下環(huán)境中沒有原圖像可言，對于現(xiàn)場測量得到的水下圖像，則我們需要一個無參考或者說盲評價的客觀圖像質(zhì)量測評方法，用來在不同環(huán)境中定義真實的圖像質(zhì)量。建立這樣的標(biāo)準(zhǔn)很重要，計算機(jī)系統(tǒng)需要知道什么時候停止，并決定是否已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了最好的結(jié)果，并且這個“最好”的結(jié)果在可比較的水下環(huán)境中是可接受的。
[0003]水下圖像的退化雖然可以應(yīng)用MTF(Modulation Transfer Function)的建模來描述，通過實驗測量水體、微粒的組分等，但實際上，有效性常受限于MTF建模的有效性和小角散射等近似。而對于增強(qiáng)或復(fù)原嚴(yán)重退化圖像過程中取得的一點點質(zhì)量的提高，很難判斷一種方法比另一種結(jié)果更好，而對于實時的和自動的處理，這卻是最重要的。目前用于水下圖像的質(zhì)量測量方法非常有限，主要見于各種水下圖像復(fù)原和增強(qiáng)過程，Schechner andKarpel等人在水下偏振光裝置分析中采用對比度度量水下圖像質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。但是，水下偏振光分析需要特殊的裝置，而且全局對比度的度量方法容易受到噪聲和非均勻照明的影響。Hou等人對以后向散射為主，存在噪聲的水下目標(biāo)圖像，提出了一種基于加權(quán)灰度尺度角(GSA，Grayscale Angle)的圖像清晰度評價標(biāo)準(zhǔn)(美國專利US201313856487)。Hou等人提出的WGSA僅對存在有意義目標(biāo)的水下圖像給出評價值，而對于任意一副水下圖像，并未有相應(yīng)的質(zhì)量評價，且時間復(fù)雜度較大。Arnold-Bos等對深海和未知的水生環(huán)境實驗中，提出了梯度幅值直方圖應(yīng)近似指數(shù)分布程度的評價準(zhǔn)則，定義了一個(Tl之間的魯棒索引。這種評價方法同樣會受到噪聲影響，對無目標(biāo)水下圖像無法評價和與視覺主觀一致性差的問題。同時，以上方法均針對某種水下圖像增強(qiáng)和復(fù)原具體應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種通用性的水下圖像無參考質(zhì)量評價方法，該方法采用基于歸一化對比度分布、平均亮度和塊平均清晰度操作的加權(quán)組合，適用于各種水下環(huán)境，計算復(fù)雜度低，靈敏度高，主觀一致性好，可以滿足實時視頻處理的要求。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種塊平均清晰度組合無參考水下圖像通用性質(zhì)量檢測方法，其特點是:
該方法選擇全局對比度并基于局部清晰度進(jìn)行質(zhì)量檢測，將圖像邊緣檢測的結(jié)果作為判斷是否有目標(biāo)存在的依據(jù)；檢測時將有目標(biāo)的圖像劃分成一系列圖像塊，將對有測量價值的圖像塊進(jìn)行清晰度評價的平均值和全局對比度及平均亮度的加權(quán)和作為對圖像質(zhì)量的度量；當(dāng)圖像中不存在目標(biāo)的情況下，用對比度可拉伸范圍和平均亮度作為衡量圖像質(zhì)量的指標(biāo)；具體方法步驟如下:
對一幅水下圖像I，設(shè)I的圖像質(zhì)量為Q，Q值越大說明圖像中包含目標(biāo)且更清晰，Q值越小說明水下圖像中沒有目標(biāo)或圖像模糊W值通過以下式(I)確定:
【權(quán)利要求】
1.一種塊平均清晰度組合無參考水下圖像通用性質(zhì)量檢測方法，其特征在于: 該方法選擇全局對比度并基于局部清晰度進(jìn)行質(zhì)量檢測，將圖像邊緣檢測的結(jié)果作為判斷是否有目標(biāo)存在的依據(jù)；檢測時將有目標(biāo)的圖像劃分成一系列圖像塊，將對有測量價值的圖像塊進(jìn)行清晰度評價的平均值和全局對比度及平均亮度的加權(quán)和作為對圖像質(zhì)量的度量；當(dāng)圖像中不存在目標(biāo)的情況下，用對比度可拉伸范圍和平均亮度作為衡量圖像質(zhì)量的指標(biāo)；具體方法步驟如下: 對一幅水下圖像I，設(shè)I的圖像質(zhì)量為Q，Q值越大說明圖像中包含目標(biāo)且更清晰，Q值越小說明水下圖像中沒有目標(biāo)或圖像模糊W值通過以下式(I)確定:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的邊緣檢測采用Sobel檢測方法。
【文檔編號】G06T5/00GK103632369SQ201310642987
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】楊淼 申請人:淮海工學(xué)院