[發(fā)明專利]一種基于邊緣替代法的圖像去霧方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410506030.X
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104318519B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張登銀;鞠銘燁
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所32241
• 代理人: 唐小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種基于邊緣替代法的圖像去霧方法，屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于受到大氣中漂浮水滴對光的折射、反射、自身吸收和自身成像，使得視頻采集系統(tǒng)在霧天時所捕獲的圖像對比度較低。

當前主流的圖像去霧方法分為兩類：一類是圖像增強方法，通過對有霧圖像銳化處理來提高對比度，經(jīng)典算法有直方圖均衡和Retinex算法；另一類是基于大氣散射模型的方法，通常情況下霧的濃度隨著場景深度而改變，因此單幅圖像去霧實質(zhì)是一個病態(tài)問題，但近年來單幅圖像去霧技術(shù)取得了較大的突破，大多利用了先驗知識進行去霧，尤其以香港中文大學何凱明所提的暗原色先驗去霧方法最為有效，能夠應(yīng)用于大多數(shù)的戶外圖像(以下簡稱He方法，文獻下載地址http://research.microsoft.com/en-us/um/people/kahe/publications/cvpr09.pdf)，該方法需要將計算得到的初始透射圖進行細化處理，即對初始透射圖進行摳圖處理，但摳圖處理具有極高的時空復雜度，很大程度的阻礙了該算法在現(xiàn)實中的應(yīng)用。

香港中文大學何凱明所提的暗原色先驗去霧方法雖然去霧效果較好，但該方法需要將計算得到的初始透射圖進行細化處理，即對初始透射圖進行摳圖處理，但摳圖處理具有極高的時空復雜度，很大程度的阻礙了該算法在現(xiàn)實中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)方案：針對He方法中的透射圖細化法(摳圖處理)所需時間過長，不利于實時系統(tǒng)的應(yīng)用。本發(fā)明仍基于暗原色先驗理論，提供一種快速圖像去霧方法，即一種基于邊緣替代法的去霧方法，該方法能夠?qū)D像與或視頻進行實時去霧，其核心思想是：摒棄了He方法中對初始透射圖摳圖修復處理操作，而是對初始暗原色圖像利用“邊緣替代法”進行修復處理，這樣不僅能夠有效的降低了計算復雜度，同時也提高了其去霧能力。本發(fā)明具體流程如圖1所示，具體步驟如下：

步驟一：獲取有霧圖像I；

步驟二：按He方法對有霧圖像I進行最小操作得到初始暗原色圖像Idark(此時最小操作方形鄰域邊長設(shè)置為15)；

步驟三：利用“邊緣替代法”修復初始暗原色圖像Idark，具體操作如下：

a)對初始暗原色圖像Idark利用sobel算子進行邊緣檢測(邊緣檢測門限Vedge一般設(shè)為2.5)，得到Idark中梯度變化最明顯的邊緣點，然后以這些邊緣點為中心，邊長為r進行方形擴展。將Idark中的擴展部分的暗原色記為Iedge-dark，非擴展部分的暗原色記為Inonedge-dark；

b)設(shè)P點為Iedge-dark中的任意點，以P點為中心，邊長a＝3的正方形區(qū)域作為P點的暗原色匹配區(qū)域Scan；

c)按He方法對匹配區(qū)域Scan中的所有點計算出匹配暗原色(此時最小操作方形鄰域邊長設(shè)置為3)，得到匹配暗原色集合IP-Scan；

d)在匹配暗原色集合IP-Scan中尋找與P點原始暗原色最接近的值，并將此值作為P點的新暗原色。按此操作遍歷擴展部分Iedge-dark中的所有暗原色，得到擴展部分的新暗原色Inew-edge-dark；

e)對暗原色Inew-edge-dark利用雙邊濾波器進行邊緣保持濾波，旨在平滑掉Inew-edge-dark中的紋理細節(jié)，但保留深度信息，濾波后得到Irefine-edge-dark。然后將初始暗原色圖像Idark中的擴展部分的暗原色Iedge-dark全部替換為新的暗原色Irefine-edge-dark，得到修復后的暗原色圖像Irefine-dark；

步驟四：統(tǒng)計出暗原色圖像Irefine-dark中前0.1％強度較大的灰度值，并計算出其均值，記為天空光A。根據(jù)天空光A與暗原色圖像Irefine-dark，按He方法計算出透射圖t；

步驟五：根據(jù)透射圖t、天空光A以及原始有霧圖像I，按He方法復原出無霧圖像J。

有益效果

本發(fā)明針對He方法去霧速度過慢，去霧力度不夠強，提出了一種新的去霧方法，即一種基于邊緣替代法的圖像去霧方法。圖3和圖4為He方法與本發(fā)明對圖2的去霧效果，可以看出本發(fā)明的處理效果優(yōu)于He方法，清晰度也更高。表1為兩種方法處理圖2所需時間，與He方法相比，本發(fā)明去霧速度具有很大的優(yōu)勢。仿真語言為matlab(R2010b)，運行環(huán)境為Windows XP，計算機配置為Intel(R)Pentium(R)CPU G2030@3.00GHz with1.87GB RAM。

表1 去霧速度比較