[發明專利]基于偏振圖像引導的快速去霧算法

有效

• 申請號: 201210144050.8
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102682443A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 方帥;王浩;方寶富;夏秀山;吳濤
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種基于偏振圖像引導的快速去霧方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

1）?采集一幅常規圖像（無偏振片）及三幅不同角度的偏振圖像（有偏振片）；

2）對采集到的一幅常規圖像和三幅偏振圖像分別處理：用常規圖像得到粗糙的復原圖，用偏振圖像融合后得到偏振引導圖；

A.用常規圖像得到粗糙的復原圖，其步驟包括：

若原始常規圖像I為彩色圖，則求其R,G,B三通道的最小值，得到一幅灰度圖I^gray；若原始圖像為灰度圖，則I^gray=I；然后對I^gray利用最小值濾波得到暗原色圖I^dark，濾波器大小為N*N；再將這些暗原色圖像值按遞減的順序排列，確定數值大小為前0.1%的點在暗原色圖像中所處的位置，則這些位置對應的原始常規圖像區域中的最大亮度值即為大氣光參數A；

粗糙的傳輸圖為（x代表像素點的位置）:

t(x)=1-0.95*(Idarkmax_A)---(1)]]>

其中，若原始圖為灰度圖則max_A=A，若原始圖為彩色圖則max_A=max(A_R,A_G,A_B)；

即得到粗糙的復原圖為：

Icoarse(x)=I(x)-Amax(t(x),t0)+A---(2)]]>

B.用三幅偏振圖像融合得到一幅偏振引導圖I^guide，其步驟包括：

B1.偏振圖像的透振化方向與參考方向（選定的0°方向）夾角為θ時，任意透振方向的偏振圖像可表示為：

I(θ)=12I+12Qcos2θ+12Usin2θ---(3)]]>

I、Q、U為偏振圖像的Stokes矢量，I(θ)代表偏振圖像在θ透振方向時出射光的光強，I表示總光強，Q表示X軸方向與Y軸方向偏振圖像分量之差，U表示±45⁰方向偏振圖像分量之差；

假設采集到的三幅偏振圖像的透振方向與參考方向的夾角分別為θ₁、θ₂、θ₃，相應的偏振圖像分別為I(θ₁)、I(θ₂)、I(θ₃)；由此求解偏振圖像的Stokes矢量I、Q、U；

B2.利用stokes矢量I、Q、U，求得偏振圖像偏振度：

DOP=Q2+U2I,0≤DOP≤1---(4)]]>

B3.為了進一步拉伸偏振圖像中不同目標物體的對比度，引入一個偏振度拉伸函數；則定義DOP的拉伸函數M_DOP為：

MDOP=DOP*log2(1+DOP)---(5)]]>

利用增強公式計算偏振引導圖為：

Iguide=(I-Mean(I))(max(MDOP)-MDOP)---(6)]]>

3）設計引導濾波器對粗糙復原圖進行濾波，再將粗糙復原圖和偏振引導圖像融合，得到去霧后圖像，即復原圖像；

A.設計引導濾波器，利用偏振引導圖對粗糙復原圖進行濾波，得到復原圖I^dehaze，其內容如下：

A1.引導濾波器的濾波方程為：

Iidehaze=ΣjWij(Iguide)Ijcoarse---(7)]]>

其中，I^guide錯誤！未找到引用源。為引導圖像，I^coarse為待處理的輸入圖像，I^dehaze為輸出圖像；

Wij=1|w|2Σk:(i,j)∈wk(1+(Iiguide-μk)(Ijguide-μk)σk2+ϵ)---(8)]]>

是I^guide在中心像素為k的窗口w_k內的一個線性變換，μ_k和分別是引導圖像I^guide在窗口w_k內的均值和方差，|w|是窗口中像素個數，ε是防止的正則化參數；

A2.利用式(7)對I^coarse進行濾波，利用金字塔分解方法在每一層上對I^coarse和I^guide融合，得到去霧后圖像，即復原圖像I^dehaze；

4）采用顏色遷移技術，對彩色圖像的復原圖像進行顏色調整(若為灰度圖像的復原圖像，此步驟可省)，其內容如下：

A.對原始霧天強度圖像I做白平衡處理，得到具有較好色彩表現的圖像I^wb作為參考圖像；

B.將I^wb和I^dehaze分別轉換到YIQ顏色空間；

C.利用參考圖像在Y、I、Q通道的均值和標準差分別在對應的通道上調整，得到調整顏色后的圖像，調整公式如下：

YcS=σRYσSY(YS-μSY)+μRYIcS=σRIσSI(IS-μSI)+μRIQcS=σRQσSQ(QS-μSQ)+μRQ---(9)]]>

其中下標R,?S,?cS的下標符號分別代表參考圖像，調整顏色前的復原圖像以及調整顏色后的復原圖像；最后將最終復原圖像從YIQ空間轉換到RGB空間，以便于顯示。