[發明專利]基于成像模型提高霧天圖像清晰度的方法

無效

• 申請號: 201310334053.2
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN103440623A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 賈建芳;李眾;郭相鳳
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;H04N7/18
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 李印貴

技術領域

本發明屬于計算機圖像處理技術領域，具體涉及一種基于成像模型提高霧天圖像清晰度的方法。

背景技術

霧天環境下攝像機捕獲的被觀測場景圖像的對比度和分辨率明顯下降，造成霧天環境下被觀測場景圖像渾濁、細節減少的主要原因是光線在從場景到攝像機的傳播過程中，受大氣中較多懸浮顆粒的影響而發生了光強衰減（光被吸收）和散射，使到達攝像機的光線減少且混亂。這些影響與懸浮顆粒的大小和多少相關，懸浮顆粒越大、越多則對到達攝像機的光線影響越嚴重。散射是導致圖像降質的主要原因，它不僅減少了光的傳播能量而且使光的線路也發生了改變，而衰減作用對成像的影響相對較小，只是削弱了光的強度。所以，對霧天的圖像進行處理，就是從圖像中去除由于光線散射造成的影響，對衰減的圖像進行增強，復原出清晰的圖像。

目前，提高霧天圖像清晰度的方法主要分為兩類：非模型法和基于模型的清晰化算法。非模型霧天圖像增強算法不考慮圖像降質產生的具體因素，而是僅從圖像增強的角度來處理圖像，以達到提高圖像質量的目的，簡單說就是增強圖像的整體對比度。這種方法適用范圍廣，能夠比較有效地提高霧天圖像的對比度，并突出圖像的紋理細節，得到較好的圖像質量，但可能會造成突出部分的信息損失，使處理后的圖像存在失真現象。基于模型的霧天圖像清晰化算法是通過分析霧天降質圖像產生的物理過程，建立霧天圖像退化模型，反演霧天圖像降質過程，并對降質過程造成的失真進行補償，從而獲得未經霧天降質影響的無霧圖像的最優估計值，從而使霧天圖像的質量得到提高。這種方法針對性強，處理后得到的圖像去霧效果自然，一般不會有信息損失。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于成像模型提高霧天圖像清晰度的方法，對霧天環境下獲得的模糊圖像進行清晰化處理，從而提高圖像的對比度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

基于成像模型提高霧天圖像清晰度的方法，采用場景成像系統實現，場景成像系統包括各攝像機、圖像傳輸系統、區域服務器、監控中心計算機及圖像清晰化軟件；所述的各攝像機采集其所在區域現場圖像，通過圖像傳輸系統傳輸到區域服務器，區域服務器再將圖像傳輸到監控中心計算機，經安裝在監控中心計算機上的圖像清晰化軟件處理后顯示在監控中心計算機的屏幕上；其特征在于：所述圖像清晰化軟件對圖像的處理是按照以下步驟實施：

步驟1：將采集的原始RGB彩色圖像轉換到YUV顏色空間，其中R表示紅色，G表示綠色，B表示藍色，Y表示明亮度，U和V表示色度。對亮度Y分量進行三級小波分解，得到一個低頻子帶和多個不同尺度的高頻子帶；

步驟2：在小波域的低頻子帶上利用高斯模糊算法對介質散射光進行估計與去除，獲得衰減低頻子圖；

步驟3：采用基于局部復雜度的方法調整衰減因子，對衰減低頻子圖進行自適應增強，復原出低頻子帶復原子圖；

步驟4：采用非線性變換增強方法對小波域中高頻子帶進行增強處理；

步驟5：小波反變換及顏色空間的轉換：對增強后的小波系數進行小波反變換得到增強后的亮度分量，將增強后的亮度分量Y'與UV分量重新合成清晰的YUV圖像，再將YUV顏色空間的圖像轉換到RGB彩色空間，最后得到清晰的彩色圖像。

本發明的有益效果是：可以提高對霧天環境下所拍攝的模糊圖像的清晰度，恢復圖像中大部分的關鍵、細節信息，提高圖像的對比度，有效提高了圖像處理的實時性。

附圖說明

圖1為本發明方法的流程示意圖；

圖2為本發明霧天圖像成像模型示意圖；

圖3為本發明霧天原始彩色圖像；

圖4為本發明方法對介質散射光的估計；

圖5為本發明霧天原始圖像處理后得到的清晰圖像。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的實施方式。

本發明的基于成像模型提高霧天圖像清晰度的方法，采用場景成像系統實現，場景成像系統包括各攝像機、圖像傳輸系統、區域服務器、監控中心計算機及圖像清晰化軟件。所述的各攝像機采集其所在區域現場圖像，通過圖像傳輸系統傳輸到區域服務器，區域服務器再將圖像傳輸到監控中心計算機，經安裝在監控中心計算機上的圖像清晰化軟件處理后顯示在監控中心計算機的屏幕上。采用圖像清晰化軟件實現對圖像的處理，最終得到清晰的圖像。