科學(xué)島團(tuán)隊(duì)提出一種基于多尺度空間特征的水下圖像增強(qiáng)方法

近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院智能所智慧農(nóng)業(yè)研究中心王儒敬研究員團(tuán)隊(duì)提出了一種基于多尺度空間特征的水下圖像增強(qiáng)方法。相關(guān)研究成果發(fā)表在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域期刊 Journal of King Saud University - Computer and Information Sciences 上。

水下圖像的高質(zhì)量獲取一直是漁業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)及物種保護(hù)等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)難題。水下圖像往往呈現(xiàn)出模糊、色彩失真等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了圖像的可用性和后續(xù)分析的準(zhǔn)確性。近年來(lái)，雖然深度學(xué)習(xí)技術(shù)在圖像增強(qiáng)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，但大多數(shù)現(xiàn)有方法對(duì)于計(jì)算資源和內(nèi)存的需求較高，難以在水下設(shè)備平臺(tái)上有效應(yīng)用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)提出了一種名為多尺度特征調(diào)制網(wǎng)絡(luò)（MFMN）的新方法，以更好地實(shí)現(xiàn)模型效率和重構(gòu)性能之間的權(quán)衡。具體來(lái)說(shuō)，科研團(tuán)隊(duì)在一個(gè)類似于視覺(jué)變壓器（VIT）的模塊上開(kāi)發(fā)了一個(gè)多尺度調(diào)制模塊，在該模塊中使用多尺度空間特征模塊提取輸入圖像的特征，動(dòng)態(tài)選擇圖像特征空間中的代表性特征；此外，由于多尺度空間特征模塊從圖像的空間角度來(lái)處理圖像特征缺乏通道特征信息，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步引入了通道混合模塊來(lái)執(zhí)行通道混合。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在網(wǎng)絡(luò)參數(shù)方面比目前最先進(jìn)的水下圖像增強(qiáng)方法要小8.5倍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了基本相同甚至更優(yōu)的圖像增強(qiáng)效。這意味著，在保持高性能的同時(shí)，該方法顯著降低了對(duì)計(jì)算資源的需求，為水下圖像增強(qiáng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了新的可能性。

圖1 MFMN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)