[發明專利]圖像除霧裝置、攝像裝置及圖像除霧方法

在審

• 申請號: 201310048973.8
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103985086A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王瑾娟
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;H04N5/232
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 楊勝軍

技術領域

本發明涉及一種圖像除霧裝置、攝像裝置及圖像除霧方法，尤其涉及基于暗通道進行圖像除霧的圖像除霧裝置、攝像裝置及圖像除霧方法。

背景技術

中國地理環境復雜，天氣多樣，霧天在大多數地區經常可見，而且個別地區還會受到沙塵天氣的影響。霧與沙塵天氣降低了戶外視頻圖像的能見度。另外，在大型城市中，由于空氣質量的問題，戶外視頻圖像的能見度也會降低。能見度的降低對于視頻圖像的質量產生較大影響。特別是對于安防監控領域，影響更加明顯。霧化圖像清晰化是圖像處理領域中的迫切的實用需求。同時最近幾年基于單幀圖像的除霧技術的突破使得霧化圖像除霧處理成為計算機視覺領域越來越重要的研究方向。

目前，霧化圖像清晰化方法主要有兩個方向：基于一般圖像增強方法的除霧算法和基于大氣模型的除霧算法。屬于基于一般圖像增強方法的除霧算法的有直方圖均值、空間銳化濾波、高頻加強濾波、小波增強、Retinex增強濾波等等。這些算法以增強圖像的對比度和能見度為出發點并且與除霧沒有直接關系，對于由低照明等原因引起的視頻圖像能見度降低等問題也可以進行處理。在2002年，由納拉斯馬漢（Narasimahan）等人在非專利文獻1中首次提出了基于大氣模型的除霧清晰化方法。最近幾年，基于大氣模型的除霧算法取得突破，這些算法僅需單幀圖像作為輸入圖像就能取得不錯的除霧效果，除霧效果遠遠優于一般圖像增強的除霧方法。

其中，非專利文獻2在非專利文獻1的基礎上，提出了一種使用暗通道假設的基于大氣模型的除霧方法。暗通道假設是基于對無霧情況下清晰戶外圖像的觀察和統計得到的假設：在大多數非天空的區域，由于陰影、顏色鮮艷的物體和暗的物體的存在，R（紅）、G（綠）、B（藍）三個顏色通道中至少有一個顏色通道在某些像素有很小的值。暗通道定義為min（rgb，local?patch），即以當前像素為中心的一個固定窗口大小的正方形窗口內，所有像素的R、G、B最小值的最小值。暗通道假設認為暗通道的值全部由霧貢獻，即在清晰無霧的情況下，暗通道的值為0。由此，能夠更加簡單且有效地基于大氣模型進行除霧處理。

但是，在非專利文獻2的使用暗通道假設的基于大氣模型的除霧方法中，存在以下技術問題。即，由于暗通道假設是基于統計的，在某些情況并不成立。在實際場景中，有與天空類似的大塊灰色或白色物體，并且無陰影。這種情況下，暗通道的值也由物體貢獻，而現有技術中的暗通道假設不成立。這時如果仍然按照原方法除霧，會導致除霧的結果出現錯誤，結果圖比實際的變暗。

現有技術文獻：

非專利文獻1：《Vision?and?the?Atmosphere》，Narasimahan等

非專利文獻2：《Single?image?haze?removal?using?dark?channel?prior》，Kaiming?He，Jian?Sun，Xiaoou?Tang等，2009IEEE，1956－1963

發明內容

本發明針對現有技術中的上述技術問題，其目的在于，提供一種能夠在不同的實際場景中確保良好的除霧效果的圖像除霧裝置、攝像裝置及圖像除霧方法。

本發明為了達到上述目的，提供一種圖像除霧裝置，用于對圖像進行除霧處理，其特征在于，具備：邊緣信息提取部，對圖像進行邊緣檢測，提取表示所述圖像所包含的邊緣的邊緣信息；暗通道窗口設置部，基于由所述邊緣信息提取部提取的邊緣信息，針對所述圖像中的多個像素，分別設置與該多個像素之中的至少一個像素對應的暗通道窗口以使該暗通道窗口中包含邊緣；暗通道值計算部，基于由所述暗通道窗口設置部設置的暗通道窗口，計算所述多個像素各自的暗通道值；以及除霧處理部，利用由所述暗通道值計算部計算的暗通道值，對所述圖像進行除霧處理，得到除霧后的圖像。

根據該圖像除霧裝置，針對圖像中的像素設置包含邊緣的暗通道窗口，基于這樣的暗通道窗口計算像素的暗通道值并用于圖像除霧處理。所謂“邊緣（edge）”，指的是圖像中亮度值（灰度）在空間方向上變化梯度大的區域。由此，在現有技術中的暗通道假設不完全適用的情況下，特別是在圖像中存在與霧類似的大塊淺色（例如灰色或白色）對象時，能夠充分利用圖像的特征信息，提高除霧處理的準確性，防止圖像失真，提高除霧后的圖像的品質。

另外，在上述圖像除霧裝置中，也可以是：所述暗通道窗口設置部針對所述多個像素之中的各個像素，分別使與該像素對應的暗通道窗口的大小從初始值逐次以預定比例或預定值擴大，直到該暗通道窗口中包含邊緣。