第60卷第2期/2023年1月/激光与光电子学进展0210010-1研究论文基于场景深度估计和背景分割的水下图像复原李靖怡1，侯国家1*，张孝嘉1，鹿婷1，王永芳21青岛大学计算机科学技术学院，山东青岛266071；2临沂大学信息科学与工程学院，山东临沂276000摘要针对水下图像对比度低、颜色失真、可见度低等问题，提出了一种基于场景深度估计和背景区域分割的复原方法。首先，利用多方向斜梯度算子和各颜色通道的衰减差估计图像的场景深度。然后，利用场景深度估计过程中得到的梯度和色差信息将图像的背景与前景区域分离，并分别在背景和前景区域估计背景光和透射率。在得到背景光和透射率图后，基于水下成像模型对前景区域进行场景恢复，同时采用在HSV颜色空间直方图拉伸的方法对背景区域进行对比度增强。最后，通过设置过渡区域权重图对前景和背景进行融合得到最终的复原结果。实验结果表明，所提方法能更准确地估计背景光和透射率，在对比度增强、色彩修正及清晰度提升等方面具有良好的性能。与经典的方法对比，所提方法在UIQM、UCIQE、FDUM和FADE等4个客观质量评价指标上的提升均超过15%。关键词图像处理；水下图像复原；水下成像模型；场景深度；背景区域分割中图分类号TP391文献标志码ADOI：10.3788/LOP212986UnderwaterImageRestorationBasedonSceneDepthEstimationandBackgroundSegmentationLiJingyi1,HouGuojia1*,ZhangXiaojia1,LuTing1,WangYongfang21CollegeofComputerScience&Technology,QingdaoUniversity,Qingdao266071,Shandong,China;2SchoolofComputerScience&Engineering,LinyiUniversity,Linyi276000,Shandong,ChinaAbstractUnderwaterimagesoftensufferfromlowcontrast,colordistortion,andpoorvisibility.Tosolvetheseproblems,hereinanovelunderwaterimagerestorationmethodbasedonscenedepthestimationandbackgroundsegmentationisproposed.First,thescenedepthisestimatedusingmultipleobliquegradientoperatorsandattenuationdifferenceamongcolorchannels.Then,accordingtotheimagegradientandcolordifferenceinformation,thedegradedunderwaterimageisdividedintotheforegroundregionandthebackgroundregion.Accordingly,thebackgroundlight(BL)isestimatedinthebackgroundregionandtransmissionmapsareobtainedusingtheestimatedscenedepthmap.Subsequently,thesceneradianceoftheforegroundregionisrecoveredbasedontheunderwater...
