[發(fā)明專利]一種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410436143.7
• 申請(qǐng)日: 2014-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN104200435A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉恩雨;謝建磊;朱海涅;肖進(jìn)勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法。

背景技術(shù)

霧天環(huán)境下攝像機(jī)拍攝的圖像對(duì)比度和分辨率明顯下降，使霧天環(huán)境下觀測(cè)的場(chǎng)景圖像渾濁，不利于人眼的觀察。同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，視頻監(jiān)控、目標(biāo)識(shí)別等領(lǐng)域?qū)D像的依賴性越來越大，因此圖像去霧十分必要。

霧是當(dāng)空氣分子的相對(duì)濕度達(dá)到飽和時(shí)，一些空氣分子被濃縮成小水滴是產(chǎn)生的，這些大氣中的氣體溶膠粒子會(huì)對(duì)成像光線有散射作用。散射造成的光線損失會(huì)使“透射光”強(qiáng)度衰減，從而造成圖像的對(duì)比度下降。而氣溶膠粒子的不均勻性會(huì)使圖像變得模糊不清。同時(shí)，氣溶膠粒子對(duì)光線的散射部分也會(huì)因?yàn)槎啻紊⑸涞淖饔?，和原有的前向散射部分疊加在一起成像，從而產(chǎn)生一定的模糊。上述各種作用的總和，造成最后霧天圖像會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的退化，模糊不清，對(duì)比度偏低，景物的細(xì)節(jié)特征被掩蓋，色彩不飽和和失真。

目前，提高霧天圖像清晰度的方法主要有兩類：非模型法和基于模型的算法。非模型霧天圖像去霧算法不考慮圖像降質(zhì)產(chǎn)生的具體因素，而是僅從圖像增強(qiáng)的角度來處理圖像，以達(dá)到提高圖像質(zhì)量的目的，簡單說就是增強(qiáng)圖像的整體對(duì)比度。常用方法有直方圖均衡、同態(tài)濾波和Retinex算法等，這種方法適用范圍廣泛，能有比較有效地提高圖像的對(duì)比度，并突出圖像的紋理細(xì)節(jié)，但可能會(huì)造成突出部分的信息損失，使處理后的圖像存在失真。基于霧模型的去霧方法是對(duì)霧圖像進(jìn)行一次雨成像相反的逆過程來恢復(fù)無霧圖像。香港中文大學(xué)的何凱明等基于暗原色先驗(yàn)提出了一種去霧算法(參考論文《Single?Image?Haze?Removal?Using?Dark?Channel?Prior》),該算法效果突出，但算法復(fù)雜度很大，限制了其在工程上的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種不僅能夠有很好的圖像去霧效果，而且能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的算法存在的計(jì)算過程復(fù)雜耗時(shí)難以應(yīng)用到實(shí)際場(chǎng)合的問題的基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：讀入原始有霧圖像I(x)；

步驟2：圖像去霧所基于的霧天成像模型I(x)，x表示圖像上點(diǎn)的坐標(biāo)，I(x)表示觀察到的圖像，t(x)是一個(gè)標(biāo)量表示光線的透射率，A表示大氣光的顏色，J(x)表示要恢復(fù)的真實(shí)圖像；

I(x)＝J(x)t(x)R+(1-t(x))A????式一

將R沿兩個(gè)方向分解，分別是A方向和垂直于A方向；將沿A方向分解后的剩余向量用R'表示：

I(x)=t(x)l′(x)(R′||R′||+ηA||A||)+(1-t(x))A]]>????式二

其中，R是一個(gè)三維的RGB向量，表示表面反射系數(shù)，R'表示R沿A方向分解的分量；l(x)是一個(gè)標(biāo)量，表示從物體表面反射光的多少，l'(x)表示l(x)沿A方向分解的分量；

其中，透射率t(x)基于以下公式：