[發明專利]一種基于雙邊濾波的單幅圖像去霧方法

在審

• 申請號: 201310476989.9
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103489166A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王洪玉;王一帆;尹傳力;黃義明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

1.一種基于雙邊濾波的單幅圖像去霧方法，其特征在于以下步驟：

A、求取原霧化圖像的暗通道圖，選取其前0.1%最大的像素點；在霧化圖像中找到這些點的對應位置，取其中的最大像素值作為整幅圖像的大氣光強A；

B、利用雙邊濾波的保持邊緣特性，估算大氣耗散函數

(1)求取霧化圖像的最小顏色分量圖，即取霧化圖像每個像素點的R,G,B通道的最小值作為最小顏色分量圖的像素值，其表達式為：式中，I表示原霧化圖像；I^c表示I的某一個顏色通道；W(x)為I的最小顏色分量圖；

(2)對最小顏色分量進行雙邊濾波處理，并將濾波后的結果作為大氣耗散函數的初始估計：A(x)＝Bil(W(x))；式中，A(x)為初始大氣耗散函數估計；Bil()表示雙邊濾波，其表達式為：IB(x)=Σy∈SΣα∈R(fs(x,y)fr(I(x),α)δ(α-I(y))I(y))Σy∈SΣα∈R(fs(x,y)fr(I(x),α)δ(α-I(y)));]]>式中，f_s為空間高斯函數，用于表征空間鄰近度；f_r為值域高斯函數，用于表征灰度相似度；δ為方差；S為空域模板大小；R為值域模板大小；

對雙邊濾波進行加速，即在信號處理理論的基礎上將雙邊濾波表示為高維空間線性不變的卷積，再利用線性插值得最終結果；

(3)求取圖像的局部對比度，判斷圖中場景與成像設備的相對距離；局部對比度δ(x)計算公式如下：A(x)=Bil(W(x))δ(x)=Bil(|W(x)-A(x)|);]]>

當δ(x)越小，場景對比度小，表示離成像設備越遠，大氣耗散函數的值越大；當δ(x)越大，場景對比度大，表示離成像設備越近，大氣耗散函數的值越小；若場景到成像設備的距離固定時，即δ(x)固定時，像素點x自身灰度值越大，表示被錯誤判斷為距離遠的場景的可能性越大，大氣耗散函數的初始估計A(x)應降值幅度越大，灰度值越小，A(x)應降值幅度越小；

(4)大氣耗散函數的再次估計，其表達式為：

式中，A為大氣光強,來衡量像素點的相對亮度值；k為可調系數，用來輔助控制A(x)的降值程度；

(5)修正大氣耗散函數，其表達式為：V(x)＝max(min(p·B(x),W(x)),0)；式中，參數p(0＜p＜1)為調整因子；

C、利用大氣耗散函數數學表達式得到介質傳播函數，其表達式為：

式中，t(x)為介質傳播函數；ω(0＜ω＜1)為一個調整因子；

D、弱化局部區域的去霧，恢復出清晰圖像。

2.根據權利要求1所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于步驟D具體如下：

(1)計算原圖像中像素值與大氣光強的接近程度，其表達式為：

式中，R(x)表示圖像I在位置x的像素值與大氣光強A的接近程度；

(2)設定閾值R₀，對于R(x)小于R₀的區域，標定為明亮區域，擴大其介質傳播函數t(x)的值；對于R(x)大于R₀的區域，則認為非明亮區域，保持原有t(x)不變；

(3)根據步驟(2)，求取明亮區域中介質傳播函數t(x)的弱化因子D(x)，其表達式為：D(x)=αR0-R(x)R0R(x)<=R00R(x)>R0;]]>式中，為弱化因子，用于避免明亮區域的t(x)過小而引起顏色失真；α為可調系數；

(4)根據大氣耗散模型，復原清晰的無霧圖像J(x)，其表達式為：式中，t(x)+D(x)為含有明亮區域弱化因子的介質傳輸函數；t₀為下限閾值。