[發(fā)明專利]有霧圖像的質量最佳化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310652968.8
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103617602B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 王體春;熊興良;陳萌夢;謝正祥
• 申請（專利權）人: 重慶醫(yī)科大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙)50216
• 代理人: 余錦曦

技術領域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理領域，涉及一種針對在霧中獲得的圖像的質量最佳化方法。

背景技術

在霧天情況下，由于場景能見度降低，圖像中目標的對比度和顏色特征等變差，導致室外視頻系統(tǒng)得不到清晰可見的圖像，因此需要在視頻處理中消除霧氣對場景圖像的影響。視頻是由一幀幀圖像構成，在數(shù)字圖像處理中，現(xiàn)有的去霧方法要么算法復雜，數(shù)據(jù)處理量大，而算法簡單的去霧方法又得不到視覺效果好的圖像，不能有效的用于視頻圖像的處理。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種算法簡單，能快速的實現(xiàn)去霧，得到視覺效果最佳去霧圖像的自適應最佳化方法。

為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出一種有霧圖像的質量最佳化方法，其關鍵在于包括下列步驟：

步驟1：輸入圖像：選擇有霧環(huán)境中由成像設備獲得的數(shù)字圖像為源圖像S=T_Dev(i,x,y)，i=0,1,2表示紅、綠、藍三分量。S為霧和被成像物體的合成圖像，并經傳輸路徑上的霧衰減后到達成像設備的圖像。其中，S的大小為M（像素點）×N（像素點），x的范圍為：0～(M-1）,y的范圍為：0～(N-1）。

步驟2：衰減補償(Compensating attenuation):由于源圖像S=T_Dev(i,x,y)，是被成像物體的圖像與被成像物體所在的物平面上的霧的圖像的合成圖像經傳輸路徑上的霧衰減之后到達成像器件的圖像，所以要恢復圖像，首先應對衰減進行補償，以還原成像物體所在的物平面上的霧的圖像與被成像的物體的圖像的合成圖像，即補償后圖像E=T_Com(i,x,y)。按公知的光的衰減物理定律，由成像器件獲得的圖像為：

T_Dev(i,x,y)=T_Com(i,x,y)*e^-βd

因而，未被霧衰減的圖像，即補償后圖像T_Com(i,x,y)為：

式中，β為成像光線傳輸途徑上的霧對成像光線的衰減（吸收）系數(shù)，在0～0.01間取值；d的變化范圍為0～（N-1）。衰減補償后的圖像是物面上霧的圖像和被成像物體的合成圖像，尚需去霧以完成真正的圖像恢復。

步驟3：去霧(Removing fog)：衰減補償使有霧圖像的譜線右移。衰減補償后圖像E=T_Com(i,x,y)，是物體圖像與物平面內霧的圖像的合成圖像。研究發(fā)現(xiàn)，由于有霧的原因，使有霧圖像的三分帶色度譜的譜帯變窄，因此，只需把譜帯拉寬為0～255,就能實現(xiàn)去霧。去霧后圖像C可通過以下方法獲得：

（1）獲取補償后圖像E=T_Com(i,x,y)每個像素點的紅、綠、藍三種分量的色度值R(x,y)=T_Com(0,x,y)、G(x,y)=T_Com(1,x,y)、B(x,y)=T_Com(2,x,y),作出紅、綠、藍三種分量的色度譜，分別計算三分量色度譜的左、右邊緣值：Left(i)和Right(i),i=0,1,2表示紅、綠、藍三分量。

色度譜可以按照中國專利《用于底層圖像挖掘的圖像灰度/色度信息的高分辨檢測方法》（專利號：200610054324.9）中的方法進行，使用該方法獲取色度譜，可以得到具有一個色度級的高分辨率的色度譜，更有利于確定其左、右邊界值。

（2）求取Left(i)的最大值Left；

（3）求取Right(i)的最小值Right；

（4）對圖像E的紅、綠、藍三分量分別進行修改的Zadeh-X變換，生成變換后的數(shù)字圖像即為去霧后圖像C=T(i,x,y)；

（5）所述修改的Zadeh-X變換方法如下：

約束條件為：

和

Theta=Left;

Delta_Rem=Right-Left

上式中，為取得最大的可能對比度，取k=255。i=0,1,2表示紅、綠、藍三分量；O(i,x,y)表示衰減補償后圖像E的第i顏色通道的像素點(i,x,y)的色度值，T(i,x,y)表示去霧后圖像C=T(i,x,y)的第i顏色通道的像素點(i,x,y)的色度值。

上述步驟是與有霧圖像的成像過程相反的，是真正的“圖像恢復”。由于恢復后圖像的質量，一般不是最佳化的，因此還要對恢復的圖像質量進行最佳化。