[發明專利]基于天空區域分割處理的單幅圖像去霧方法

有效

• 申請號: 201610150509.3
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105761230B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 李良超;張向東;曹運華;弓樹宏;莫榮華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20;G06T5/30;G06T5/50;G06T7/13;G06T7/10
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

1.基于天空區域分割處理的單幅圖像去霧方法，其特征在于，包括以下步驟：輸入在霧霾天氣條件下獲得的原始圖像I；

步驟一、獲取初步估計透過率圖像

通過暗原色先驗理論獲得原始圖像的暗通道圖像，找出暗通道圖像中像素亮度最大的前P個像素所對應的區域，P為區域閾值，將該區域中的最大像素灰度值作為大氣光強度A，通過下式獲取初步估計透過率圖像中各個像素的初步估計透過率

其中，ω為去霧控制因子，c表示RGB顏色分量中的任一分量，A^c表示大氣光強度A的一個顏色分量值，x為被計算像素，Ω_x表示以像素x為中心的滑動窗口，k為滑動窗口內x周圍的像素，I^c_k為滑動窗口內原始圖像I的一個顏色分量值；

步驟二、分別采用中值濾波和引導濾波對初步估計透過率圖像進行優化，得到中值濾波優化圖像I_tmed和引導濾波優化圖像I_tgui；

中值濾波優化圖像I_tmed中各像素的透過率

引導濾波優化圖像I_tgui中各像素的透過率

其中，Ω_mx為中值濾波使用的滑動窗口，Ω_gx為引導濾波使用的滑動窗口，|w|為引導濾波滑動窗口Ω_gx內像素點的總數，I_x為引導圖，為像素x的初步估計透過率，為像素k的初步估計透過率，為引導圖I_x在Ω_gx內像素灰度值的方差，μ_k為引導圖I_x在Ω_gx內像素灰度值的均值，ε為正則化參數；

步驟三、優化暈輪區域，將引導濾波優化圖像I_tgui中暈輪區域的透過率用對應位置處中值濾波優化圖像I_tmed的透過率代替，得到引導濾波和中值濾波結合的透過率圖像I_trep，步驟如下：

將初步估計透過率與經過引導濾波優化得到的透過率t_gui(x)做差值運算，得到一個與引導濾波優化圖像等大的差值矩陣t_dif；

判斷差值矩陣t_dif中各元素值是否大于設定閾值N，大于N的位置為暈輪區域，將引導濾波優化圖像中位于暈輪區域內相應位置處的透過率用中值濾波優化透過率來代替，即

步驟四、獲取天空區域二值模板；

將原始圖像I轉換為灰度圖后，采用Canny邊緣算子獲取原始圖像的邊緣圖像，對邊緣圖像閉運算并對被誤判為天空場景的地面場景區域進行修正，獲取天空區域二值模板；

對誤判為天空的地面區域進行修正的修正公式為：式中的為原始圖像中對應位置處像素點三個顏色分量的均值，為大氣光強度A的三個顏色分量值的均值，為修正系數；

步驟五、優化天空區域透過率，得到優化后的天空區域透過率圖像I’_sky；

利用天空區域二值模板提取引導濾波優化圖像I_tgui中天空區域的透過率，對提取得到的天空區域的透過率t_sky(x)進行非線性擴展處理，得到經過優化的天空區域透過率t’_sky(x)；

其中a、b為非線性擴展系數；

步驟六、將天空區域透過率與地面區域透過率相結合，得到完整的透過率圖像；

將步驟三得到的引導濾波和中值濾波結合的透過率圖像I_trep去除天空區域透過率，得到地面區域透過率圖像I’_trep，將地面區域透過率圖像I’_trep與步驟五得到的優化后的天空區域透過率圖像I’_sky相結合，得到完整的透過率圖像I₀；

步驟七、對完整的透過率圖像I₀采用引導濾波進行平滑處理；

步驟八、復原出去霧圖像；

使用公式從原始圖像中恢復出去霧圖像，式中的I為原始圖像，A為大氣光強度，t(x)為步驟七得到的透過率圖像中各像素的透過率，t₀為透過率最小閾值。