[發(fā)明專利]強散射光學(xué)成像環(huán)境中非均勻光照下區(qū)域化圖像恢復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410015513.X
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103793885A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳哲;徐立中;嚴錫君;沈潔;徐楓
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于提高圖像的質(zhì)量的圖像恢復(fù)方法，具體是一種強散射光學(xué)成像環(huán)境中非均勻光照下區(qū)域化圖像恢復(fù)方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

自然界中普遍存在強衰減光學(xué)成像環(huán)境，如，水介質(zhì)及其中懸浮顆粒對水下光線的散射，霧天氣象條件下的空氣中懸浮顆粒對大氣中光線的散射，井下礦井環(huán)境中空氣中的懸浮顆粒對其中光線的散射等，由于強散射光學(xué)環(huán)境中較為嚴重的光強衰減，通常采用人工光補光成像技術(shù)以補償光線在傳播過程中能量的衰減。然而，在強散射光學(xué)成像環(huán)境中采用人工補光照射成像場景，會形成了一種非均勻光照現(xiàn)象。然而，盡管采用人工補光技術(shù)，在強散射、強衰減光學(xué)環(huán)境中所獲得圖像質(zhì)量仍然較低。主要表現(xiàn)在兩個方面，首先，光線的散射作用會顯著降低圖像的分辨率和對比度，造成圖像的模糊。其次，圖像中的色彩信息會受到介質(zhì)光譜選擇性吸收的影響而發(fā)生畸變。此外，在補償能量衰減的同時，大功率可見光補光會顯著污染場景內(nèi)的光學(xué)環(huán)境，主要表現(xiàn)在非均勻化光幕光噪聲和圖像信息的畸變上。因此，在人工補光成像條件下，圖像噪聲更加強烈并且會表現(xiàn)出圖像信息及噪聲強度的非均勻分布。?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對強散射光學(xué)成像環(huán)境中非均勻光照下恢復(fù)方法無法解決非均勻光照對圖像所形成的影響這一問題，本發(fā)明提供一種能夠區(qū)分圖像不同區(qū)域中成像光線成分及組成的區(qū)域化的圖像恢復(fù)方法，利用區(qū)域化的光學(xué)成像模型對圖像進行恢復(fù)。?

技術(shù)方案：一種強散射光學(xué)成像環(huán)境中非均勻光照下區(qū)域化圖像恢復(fù)方法，包括如下步驟：?

（1）建立自然光照和人工補光兩種條件下的成像模型，并同圖像表征進行對應(yīng)，建模模擬圖像數(shù)據(jù)非均勻分布狀態(tài)。利用大數(shù)量自然圖像統(tǒng)計學(xué)習(xí)得到的亮信道先驗，根據(jù)亮信道先驗?zāi)Ｐ停嬎銏D像中每個像素的亮信道特征。?

（2）根據(jù)亮信道特征，采用半監(jiān)督方法識別圖像不同的區(qū)域所對應(yīng)的不同?的成像光線。?

（3）針對人工光照準區(qū)域，分別估計該區(qū)域的背景光和視距。?

（4）針對自然光占優(yōu)的區(qū)域，分別估計該區(qū)域的背景光和視距。?

（5）針對人工光照射和自然光照射的圖像區(qū)域，分別對成像模型進行反變換，實現(xiàn)對區(qū)域化的圖像恢復(fù)。?

有益效果：與現(xiàn)有是技術(shù)相比，本發(fā)明提供的強散射光學(xué)成像環(huán)境中非均勻光照下區(qū)域化圖像恢復(fù)方法，主要通過三步實現(xiàn)：首先建立自然光照和人工補光兩種條件下的成像模型，并同圖像表征進行對應(yīng)，建模模擬圖像數(shù)據(jù)非均勻分布狀態(tài)。其次，利用大數(shù)量自然圖像統(tǒng)計學(xué)習(xí)得到的亮信道先驗，根據(jù)不同光照的影響（是否受到人工光較強的照射）對圖像進行區(qū)域化分割，每個區(qū)域均對應(yīng)于一個獨立的成像模型。最后，基于暗信道先驗?zāi)Ｐ鸵来螌Σ煌瑘D像區(qū)域中各點視距和背景光進行估計，區(qū)分不同區(qū)域中所對應(yīng)的成像模型并進行反變換計算。建立了一種區(qū)域化的圖像恢復(fù)方法，能夠準確地實現(xiàn)強散射光學(xué)成像環(huán)境中非均勻光照下區(qū)域化圖像方法，結(jié)果顯著優(yōu)于同類方法。?

附圖說明

圖1為非均勻光照下區(qū)域化圖像恢復(fù)方法框架圖；?

圖2為區(qū)域化圖像恢復(fù)方法操作流程圖。?

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。?

如圖1-2所示，強散射光學(xué)成像環(huán)境中非均勻光照下區(qū)域化圖像恢復(fù)方法，包括如下內(nèi)容：?

一，考慮到人工光照射非均勻光照下的圖像區(qū)域化成像建模?

在強散射環(huán)境中所成圖像主要包含成像光線和光幕光兩種信息，并會在圖像表現(xiàn)出不同的表征。成像光線指的是目標輻射出的準直光線，該部分的光線在傳播過程中僅發(fā)生能量的衰減而并沒有發(fā)生光路的變化。另一部分并不源于照準區(qū)域的光線通常稱為光幕光，該部分光線源于環(huán)境中懸浮顆粒物的多次散射效應(yīng)。自然光照占優(yōu)區(qū)域內(nèi)，目標輻射光線是目標對背景光的反射而形成的，成像過程?可以建模為：?

I_x＝Bρ_xexp[-αr_x]+B(1-exp[-αr_x])????（1）?

其中I_x為場景中空間x處成像所捕獲的光線，B為場景中的自然背景光，ρ_x為場景中空間x處目標表面的反射率，α為介質(zhì)對光線的衰減系數(shù)，r_x為場景中空間x處的成像距離。?