[發明專利]一種基于環境光模型的單幅圖像去霧方法及裝置

有效

• 申請號: 201610023592.8
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105701783B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 王維東;聶濤;沈翰祺;黃露
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 解明鎧

本發明公開了一種基于環境光模型的單幅圖像去霧方法及裝置，其中具體方法包括：對原始圖像各通道分別乘以加權系數，再求和得到圖像的多通道加權亮度圖I(x)；利用原始圖像多通道加權亮度圖I(x)估算出隨位置變化的環境光圖利用原始圖像各通道信息I_c(x)或多通道加權亮度圖I(x)估算出環境光遮罩利用環境光圖和環境光遮罩估算出場景目標反射率ρ(x)；利用場景目標反射率ρ(x)乘以均勻照度A_uni常數得到去霧后的清晰圖像。本發明采用一種基于環境光的物理模型，估計出環境光和環境光遮罩并估算出場景目標的反射率，最終逐個通道的恢復出去霧圖像，解決了經典模型的適用場合不夠廣，特別是在夜晚霧天情況和場景目標存在額外光源的情況下去霧效果差的問題。

技術領域

本發明涉及一種數字圖像處理方法，尤其涉及一種基于環境光模型的單幅圖像去霧方法及裝置。

背景技術

在霧天情況下，能見度嚴重降低，使釆集到的圖像出現嚴重失真，失去了重要的場景信息，無法通過圖像準確獲得圖像中所包含的信息，降低了圖像的使用價值，更為后續的圖像處理和分析工作帶來了極大的困難。同時，在戶外進行拍攝時，由于大氣的散射和吸收，往往會發現所拍攝出來的圖像對比度低、模糊不清。這直接影響到一些利用計算機視覺算法的應用系統的正常工作，如視頻監控、遙感技術以及目標識別系統等。例如在視頻監控領域，由于監控現場籠罩著濃厚的霧氣，從而導致場景中的各類細節特征等變得模糊不清，不利于后續的分析處理工作的進行。如果警方事后需要調用這些數據進行犯罪現場分析時，那么就無法根據模糊的人臉特征找出犯罪嫌疑人并得到有力的物證；而如果發生交通肇事事件的話，交警也無法通過模糊不清的車輛特征及車牌號碼判斷出肇事的原因和主要責任方。

因此，對圖像進行去霧處理來消除霧氣對圖像的影響，豐富圖像信息、提高圖像對比度和清晰度，以此來加強圖像視覺效果并為后續的圖像處理和數據分析提供可靠的信息則尤為重要。

圖像去霧處理方法主要可以分為兩種。一種是基于圖像增強方法，這種方法沒有考慮霧造成圖像退化的原因，而只是對感興趣的區域進行增強。常用的方法有直方圖均衡化、Retinex算法以及同態濾波等。這些方法雖然提高了某些圖像的清晰度，但是不適用于景物深度變化較大的圖像，而且使用這些方法進行去霧處理后無法恢復景物真實色彩。

另外一種方法就是基于物理模型的去霧方法。McCartney于1976年提出了一種大氣散射模型來解釋在大氣粒子的作用下場景的成像機制，近年來很多去霧算法都是建立在此模型之上，具體的表達公式為I(x)＝Aρ(x)e^-βd(x)+A(1-e^-βd(x))。此模型將相機接收到的光分為兩部分：衰減反射光和大氣光。衰減反射光為物體表面的反射光因大氣粒子散射作用，其余未被散射并被相機接收的部分，其光強隨著傳播距離的增大而呈指數衰減。大氣光為大氣粒子對自然光的散射作用并被相機接收的部分，強度隨著傳播距離的增大而逐漸增加。

然而上述模型的假設條件為霧均勻且足夠厚，太陽光在霧中發生充分散射并呈現各向同性，所以大氣光A為定量。然而在實際情況中，太陽光并沒有發生充分散射，那么大氣光A則不為定量，而且也不能忽略直接射向相機的太陽光。而且當場景中出現發光物體且發光量遠大于反射光量，那么上述模型就不適用了。而且上述模型也沒有考慮場景出現遮擋的情況。因此研究大氣散射機理，提出一種大氣光隨位置變動的環境光模型，并應用此環境光模型實現單幅圖去霧方法和裝置則具有良好的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于環境光模型的單幅圖像去霧方法及裝置，能夠適用于更為復雜的應用場景并更好地實現圖像去霧效果。

本發明提供的技術方案為：

一種基于環境光模型的單幅圖像去霧方法，包括：

(1)利用原始圖像的各通道信息，求得原始圖像多通道加權亮度圖I(x)；