基于成像双曲线修正模型的水下图像增强
DOI:
CSTR:
作者:
作者单位:

桂林电子科技大学 信息与通信学院

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学青年“水下矢量声场高效稳健方位估计方法研究”(62301179);广西杰出青年科学基金项目“水下小孔径超增益高阶矢量声呐应用基础研究”(2025GXNSFFA069010)


Underwater Image Enhancement Based on a Hyperbolic Imaging Correction Model
Author:
Affiliation:

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    水下光学图像是获取水下信息最直接高效的途径,但其常因水体光吸收和散射出现严重的色彩失真与对比度下降。当前主流基于深度学习的水下图像增强方法需大量配对数据训练,且存在网络复杂、计算成本高等局限。针对上述问题,提出一种基于零参考学习的水下图像双曲线修正增强模型。该模型将增强问题转化为估计特定参数图任务:第一阶段(色彩增强)基于雾成像原理构建水下色彩曲线修正模型,设计轻量级网络估计其动态调整参数,以消除色散与色偏,并调整像素动态范围;第二阶段(亮度优化)受人眼视觉系统启发,引入非线性亮度映射与水下亮度曲线修正模型,解决前段处理导致的动态范围压缩与亮度受限问题,校正全局亮度并修正模型偏差。核心贡献在于零参考学习特性,训练完全无需任何水下配对数据集。基准数据集实验表明,提出的方法在主客观评价上均具竞争力,验证了所提双曲线修正成像框架在水下视觉任务中具有显著潜力和应用前景。

    Abstract:

    Underwater imaging faces severe color distortion and contrast degradation due to light absorption and scattering. Prevailing deep learning methods require extensive paired data and suffer from complex architectures. This paper proposes a zero-reference learning framework using parameterized curve-correction modeling, reformulating enhancement as dual-stage parameter map estimation. In the color enhancement stage, a physically grounded color correction model derived from haze imaging principles is developed. A lightweight module estimates dynamic adjustment parameters while optimizing pixel-level dynamic range. In the luminance optimization stage, we deploy a non-linear luminance mapping function coupled with an adaptive brightness correction model. This rectifies residual dynamic range compression and illumination constraints from prior processing, performing global luminance calibration and model bias correction. Critically, the framework operates without paired underwater data. Benchmark evaluations demonstrate competitive performance in both subjective and quantitative metrics, validating the methodological efficacy and practical viability of this physics-inspired correction framework for underwater vision.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文
分享
相关视频

文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2025-07-16
  • 最后修改日期:2025-09-08
  • 录用日期:2025-10-14
  • 在线发布日期:
  • 出版日期:
文章二维码