Rede de aprimoramento de imagens subaquáticas que integra percepção dinâmica e refinamento progressivo

SUN Shiming ,  

ZHANG Chengwen ,  

LI Guangfeng ,  

GAO Shaoshu ,  

JIANG Minghao ,  

摘要

Para abordar a distorção de cor, baixa saturação e desfoque dependente da escala causados pela absorção e dispersão da água, este artigo propõe uma rede de aprimoramento de imagens subaquáticas em formato U que integra percepção dinâmica com refinamento progressivo. Primeiro, no codificador, é projetado um módulo Transformer de ajuste dinâmico que extrai características anisotrópicas para perceber dinamicamente a degradação não uniforme do espaço subaquático, realizando aprimoramento dos detalhes do contexto espacial e restauração global das cores. Em seguida, no decodificador, é construída uma arquitetura de refinamento progressivo composta por um módulo de agregação de convoluções dilatadas e um módulo de amostragem progressiva guiada semanticamente. O módulo de agregação de convoluções dilatadas utiliza uma estratégia de dilatação em degraus para capturar características contextuais em múltiplas escalas, integrando embaralhamento de canais e mecanismo de atenção residual para otimizar a reconstrução das áreas borradas, melhorando o contraste geral e a fidelidade das cores da imagem. O módulo de amostragem progressiva guiada semanticamente adota uma estratégia em cascata para preservação de gradientes e compensação da perda de detalhes de alta frequência, alcançando um equilíbrio dinâmico entre reconstrução semântica profunda e otimização de detalhes rasos. As comparações em cinco conjuntos de dados públicos com nove algoritmos avançados mostram que o método proposto alcança os melhores valores de PSNR, SSIM e MSE nos conjuntos UIEB e LSUI. Em comparação com o segundo melhor método, o PSNR e SSIM no UIEB aumentaram 1,47% e 1,26%, respectivamente, e o MSE diminuiu 8,33%; no LSUI, o PSNR e SSIM aumentaram 14,51% e 6,92%, respectivamente, e o MSE diminuiu 45,00%. Além disso, nos conjuntos de dados de referência não disponíveis UCCS, U45 e C60, o método também obteve os melhores resultados no índice UCIQE. Esses resultados demonstram a superioridade do método na correção de desvios de cor, melhoria do contraste e recuperação de detalhes, fornecendo entradas de imagem de alta qualidade para tarefas visuais avançadas.

关键词

aprimoramento de imagens subaquáticas;mecanismo de atenção;percepção dinâmica;refinamento progressivo;correção de cor;fusão de características

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