[發明專利]一種快速單幅圖像去霧方法

有效

• 申請號: 201110178150.8
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102289791A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 陳茂銀;周東華;劉倩;劉寶生
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及一種計算機視覺領域圖像清晰化方法，尤其涉及霧天圖像清晰化方法，具體地說，是涉及一種單幅圖像快速去霧方法。

背景技術

在惡劣天氣條件下捕獲圖像，由于大氣中懸浮的大量顆粒(如霧、霾)會對光產生吸收、散射作用，從而導致捕獲的圖像質量下降，出現圖像模糊、色彩失真、對比度下降等現象，不僅降低圖像的可視性，更對后續圖像處理算法(如物體識別、特征提取、圖像分析等)的進行造成困難。

目前，計算機視覺領域國內外學者提出的去霧算法按照信息的利用方式可分為基于多幅圖像(或其他附加信息)和僅基于單幅圖像兩類。

有霧圖像中霧的分布和圖像中景物的深度有關，由于可以從同一景物的多幅圖像中提煉景物的深度信息，因此，很多學者提出了基于多幅圖像(或其他附加信息)的去霧算法，如利用同一景物在不同偏振濾波器下的多幅圖像進行去霧、利用同一景物在不同天氣條件下的多幅圖像去霧、利用附加的景物深度信息進行去霧。但由于這類算法要求的輸入信息較多，使得它們的實用性受到約束，如在一些要求實時性的系統上，很難實時獲得所需要的不同天氣條件下的多幅圖像；而在未知環境中，無法提供景物的附加深度信息。

近兩年只利用單幅圖像信息的去霧算法也有較多進展。在其中一種去霧算法中，提出通過增大圖像局部對比度來恢復無霧圖像，但此種方法容易導致恢復后的圖像顏色稍顯失真，且在景深不連續處會產生光暈偽影(halo)。

在另一種去霧算法中，基于景物表面色度(surface?shading)與介質傳播(medium?transmission)具有局部統計不相關性的假設，對有霧圖像進行去霧，此算法去霧效果明顯，但該算法不能處理灰度圖像。后來，何愷明學者在對大量無霧圖像進行統計的基礎上，提出了暗原色先驗(dark?channel?prior)，并利用這一統計規律粗估計介質傳播函數，然后利用圖像摳圖算法對介質傳播函數進行修正，進而對圖像進行去霧，這種算法的去霧效果較顯著。

已有的基于單幅圖像的去霧算法目前存在的一個問題是去霧速度較慢例如，前述通過增大圖像局部對比度來恢復無霧圖像的算法處理一幅600×400圖像需要5-7分鐘(雙奔騰4處理器，1GB內存)。而在前述后一種去霧算法中，處理512×512大小圖像時用時35秒(雙核處理器)。

此外，在何愷明學者提出的去霧算中，處理一幅600×400像素的圖像需要10-20秒(3.0GHz英特爾奔騰4處理器)。此外，一名為Tarel的學者在2009年提出了一種速度較快的去霧算法，但是，總體而言，上述所有去霧算法的運行速度均有待提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是需要提供一種快速單幅圖像去霧方法，目的在于提高單幅圖像去霧的運算速度，以便其能夠應用在一些實時性要求較高的系統中，并為后續處理贏得時間。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于彩色圖像的單幅圖像去霧方法，其特征在于，包括以下步驟：1)獲取一幅彩色原圖像，根據所述原圖像的紅、綠、藍三個顏色通道的值得出所述原圖像的最低亮度矩陣；2)對所述最低亮度矩陣進行中值濾波運算，得出中值濾波矩陣；3)基于所述最低亮度矩陣和所述中值濾波矩陣得出大氣光值；4)將所述中值濾波矩陣、所述最低亮度矩陣和所述大氣光值分別乘上預設比例因子后選取最小值作為大氣耗散函數；5)基于所述原圖像、所述大氣光值和所述大氣耗散函數得出去霧后的圖像。

進一步，本方法還包括：在步驟3)中，求取所述最低亮度矩陣中所有元素的最大值，記為A^min，求取所述中值濾波矩陣的所有元素的最大值，記為A^med，通過公式：A＝αA^med+βA^min計算得出所述大氣光值A，其中α，β為權重因子，α+β＝1。

進一步，本方法還包括：在步驟4)中，計算所述中值濾波矩陣的中值Med_med，以1.5Med_med作為所述中值濾波矩陣的比例因子，以1作為所述最低亮度矩陣的比例因子，以0.9作為所述大氣光值的比例因子。

進一步，本方法還包括：在步驟5)中，得出所述去霧后的圖像具體為得出圖像在紅、綠、藍三個顏色通道的像素值，計算公式為：