[發明專利]一種消除圖像陰霾的方法

有效

• 申請號: 201610075166.9
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105741248B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 王好謙;袁新;王興政;張永兵;邵航;戴瓊海
• 申請（專利權）人: 深圳市未來媒體技術研究院;清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本發明涉及數字圖像處理領域，尤其是涉及一種單幅圖像去陰霾的技術：消除陰霾導致圖像退化的方法。本發明基于大氣光散射模型，并引入表征近似黑體輻射的暗點來作為圖像先驗知識來去除圖像的陰霾退化，恢復清晰圖像。具體的步驟有：輸入圖像；盒式濾波以獲得亮度圖和局部最小值點；圖像分割以區分天空區域和地面目標；對天空區域作大氣光估計；對地面目標作暗點選取；陰霾分布估計；衰減補償計算；無衰減圖像重建；色彩還原；輸出圖像。本發明實現了從一幅陰霾退化的圖像中恢復一個等效晴天拍攝的清晰圖像，即去陰霾。

技術領域

本發明涉及數字圖像處理領域，尤其是涉及一種單幅圖像去陰霾的技術。

背景技術

人類正在進入信息時代，計算機將越來越廣泛地進入到幾乎所有的領域。通過利用計算機，可以使人們從一些簡單而重復的工作中解放出來，使人們更多的精力投入到創造性的工作中來。基于計算機視覺的算法，從底層的圖像特征提取，到高層的圖像內目標識別、行為分析往往建立在處理的圖像是清晰的圖像基礎之上的。而在陰霾天氣條件下拍攝的圖像，內容模糊，對比度下降，圖像的整體顏色偏灰白色，這樣的圖像會導致大多數基于計算機視覺的算法不能正常的工作。為此，在數字圖像處理、計算機視覺等領域人們提出了一系列的算法來處理由于在陰霾天氣條件下成像造成的圖像質量的下降。

目前圖像去陰霾方法中，比較經典的是基于物理模型并引入暗通道先驗的方法，物理模型主要是利用大氣散射模型，通過求解圖像退化過程的逆過程來恢復清晰圖像。空氣中雜質的存在會造成所拍攝室外場景圖像的陰霾退化。退化的程度與空氣中雜質對光的衰減強度和光從目標物體至拍照設備間的距離相關。在均勻大氣假設下，地面物體成像的大氣光衰減模型可以表示如下：

I_vis＝τ·d_l·I_obj+I_air(1-τ·d_l)

其中，I_vis、I_obj、I_air分別表示接收到的光強、目標物漫反射光強、大氣光強，τ是散射系數表示介質對光的吸收散射能力，d_l表示從目標物體到接收者間光程距離造成的衰減大小。

暗通道先驗是顏色先驗圖像的統計規律。可以表示為：圖像中每個像素點周圍總會存在亮度很低的點，這些點來源于物體的陰影、黑色物體以及具有鮮艷顏色的物體中。根據這一規律，通過計算暗通道，即可獲得陰霾分布的信息，從而推算出無陰霾條件下的清晰圖像。然而，基于暗通道先驗方法還存在著種種不足。首先，遠處的物體的陰影、黑色物體以及具有鮮艷顏色的物體反應在圖像中往往十分小，甚至不足一個像素的空間角，此時暗通道亮度極低的假設并不成立，因此造成結果中遠處的陰霾無法完全去除的問題；其次，基于暗通道先驗的算法未考慮天空區域與地面區域光線來源不同，導致去霧霾后天空顏色失真嚴重；再次，基于暗通道先驗的算法估計大氣光時，直接以天空區域的最亮值作大氣光，其對噪聲敏感導致最終結果不穩定，魯棒性低；然后，基于暗通道先驗的算法并沒有考慮到同顏色的光具有相同的光強衰減而RGB三個顏色的光強衰減是不一樣的，因此算法恢復的圖像存在色彩失真等問題；最后，基于暗通道先驗的算法并沒有考慮到大氣光是太陽光經過大氣散射形成的，對這部分的顏色與光強缺少處理導致最終成像存在圖像整體偏暗，色彩失真等問題。

發明內容

本發明的目的是提出一種消除陰霾導致圖像退化的方法，從一幅陰霾退化的圖像中恢復一個等效晴天拍攝的清晰圖像，即去陰霾。