基于功率谱描述的水下图像质量评价测量方法

摘要

本发明是一种基于功率谱描述的水下图像质量评价测量方法，对一幅水下图像I，设I的图像质量为PSVIQE={C,Q}，其中，C为描述水下成像环境的因子，Q为对水下图像本身的质量测量值；C用于区别水下图像所在的水下环境，C越大，水体透明度较好，有利于清晰成像，C越小，水体的吸收和散射衰减越大；Q值是测量水下图像的清晰程度；Q值越大说明图像中包含目标且比较清晰，Q值越小说明水下图像中没有目标或图像比较模糊；Q值采用了块平均清晰度组合水下图像质量测量方法，该方法选择全局对比度并基于局部清晰度进行质量测量，将图像边缘检测的结果作为判断是否有目标存在的依据。本发明方法通用性强，它结合了成像环境的描述和对图像质量的测量，可以更有效的用于评估在恶劣成像环境中目标图像对观察者的价值。

主权项

1.一种基于功率谱描述的水下图像质量评价测量方法，其特征在于：对一幅水下图像I，设I的图像质量为PSVIQE={C, Q}，其中，C为描述水下成像环境的因子，Q为对水下图像本身质量的测量值；C用于区别水下图像所在的水下环境，C越大，水体透明度较好，有利于清晰成像，C越小，水体的吸收和散射衰减越大；Q值是测量水下图像的清晰程度；Q值越大说明图像中包含目标且比较清晰，Q值越小说明水下图像中没有目标或图像比较模糊；C ∈（0，1），C值通过以下式（1）确定：(1)式（1）中，0<α<π/2，α为从log对比度功率谱初值衰减到最大值1%处拟合的倾角；0<f_cut<π为log对比度功率谱最大值1%对应的空间角频率；u₁, u₂为加权系数，u₁=0.8，u₂=0.2；Q值采用了块平均清晰度组合水下图像质量测量方法，该方法选择全局对比度并基于局部清晰度进行质量测量，将图像边缘检测的结果作为判断是否有目标存在的依据；测量时将有目标的图像划分成一系列图像块，将对有测量价值的图像块进行清晰度评价的平均值和全局对比度及平均亮度的加权和作为对图像质量的度量；当图像中不存在目标的情况下，用对比度可拉伸范围和平均亮度作为衡量图像质量的指标；其步骤如下：对水下图像I，Q值越大说明图像中包含目标且更清晰，Q值越小说明水下图像中没有目标或图像模糊；Q值通过以下式（2）确定：（2）其中，T₁为图像的归一化对比度拉伸范围，T₂为平均亮度值，T₃为块平均清晰度，T₃通过式（3）确定：（3）式（3）中，N_edge为水下图像的边缘数量；若图像中边缘检测的总数大于阈值Edge_threhold₁，则认为图像中存在目标，将图像划分成N×N大小的图像块；W₁，W₂，W₃为加权系数，W₃=0.5，且W₃>W₁>W₂，W₁+W₂+W₃  ＝1，则不存在目标的图像质量测量值Q小于等于0.5；            L为有检测意义图像块的个数；若图像块P_i块中的边缘像素数大于阈值Edge_threhold₂，则选定为有检测意义的图像块，通过式（4）确定P_i块内清晰度：（4）其中，M·N为块大小，为块内像素（）的灰度值；阈值Edge_threhold₁、Edge_threhold₂的取值为图像及图像块大小的2-10%。