Given the complexity of underwater environments and the variability of water as a medium, underwater images are inevitably subject to various types of degradation. The degradations present nonlinear coupling rather than simple superposition, which renders the effective processing of such coupled degradations particularly challenging. Most existing methods focus on designing specific branches, modules, or strategies for specific degradations, with little attention paid to the potential information embedded in their coupling. Consequently, they struggle to effectively capture and process the nonlinear interactions of multiple degradations from a bottom-up perspective. To address this issue, we propose JDPNet, a joint degradation processing network, that mines and unifies the potential information inherent in coupled degradations within a unified framework. Specifically, we introduce a joint feature-mining module, along with a probabilistic bootstrap distribution strategy, to facilitate effective mining and unified adjustment of coupled degradation features. Furthermore, to balance color, clarity, and contrast, we design a novel AquaBalanceLoss to guide the network in learning from multiple coupled degradation losses. Experiments on six publicly available underwater datasets, as well as two new datasets constructed in this study, show that JDPNet exhibits state-of-the-art performance while offering a better tradeoff between performance, parameter size, and computational cost.


翻译:鉴于水下环境的复杂性以及水作为介质的可变性,水下图像不可避免地遭受多种类型的退化。这些退化呈现非线性耦合而非简单叠加,使得对此类耦合退化的有效处理尤为困难。现有方法大多专注于为特定退化设计特定分支、模块或策略,而很少关注其耦合中蕴含的潜在信息。因此,这些方法难以从自底向上的视角有效捕获和处理多种退化的非线性相互作用。为解决这一问题,我们提出JDPNet,一种联合退化处理网络,旨在统一框架内挖掘并统一耦合退化中固有的潜在信息。具体而言,我们引入了一个联合特征挖掘模块,以及一种概率引导分布策略,以促进耦合退化特征的有效挖掘与统一调整。此外,为平衡色彩、清晰度与对比度,我们设计了一种新颖的AquaBalanceLoss,以指导网络从多个耦合退化损失中学习。在六个公开可用的水下数据集以及本研究中构建的两个新数据集上的实验表明,JDPNet展现出最先进的性能,同时在性能、参数量与计算成本之间实现了更好的权衡。

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