[發(fā)明專利]針對(duì)明亮區(qū)域的自適應(yīng)全局暗原色先驗(yàn)的圖像去霧方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610174712.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105787904B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧?yán)?/a>;李歐迅;趙素文;孫山林;嵇建波;楊雙;周菊瑄;陳錫華;梁強(qiáng);張文凱;王勇軍;盤(pán)書(shū)寶;張紹榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林航天工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 南寧東智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 巢雄輝,盧玉恒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理，具體是基于模型的圖像霧，更具體是針對(duì)明亮區(qū)域的自適應(yīng)全局暗原色先驗(yàn)去霧方法。

背景技術(shù)

基于模型的圖像去霧算法種類很多，按照處理對(duì)象不同可分為基于多幅圖像的去霧方法和基于單幅圖像的去霧方法兩類。前一類方法通過(guò)對(duì)比分析同一景象在不同天氣下的多幅圖像來(lái)估計(jì)傳播介質(zhì)的性質(zhì)，因此對(duì)成像系統(tǒng)要求較高且不適合實(shí)時(shí)處理；而基于單幅圖像的去霧算法因其能夠適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合而成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。Tan等通過(guò)最大化復(fù)原圖像的局部對(duì)比度達(dá)到去霧目的^[1]，但由于該算法忽視透射率的求解，因此復(fù)原圖像的色彩常出現(xiàn)過(guò)度飽和。Fattal等提出基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的去霧方法^[2]，由于需要足夠的顏色信息，對(duì)于差異性較小的濃霧環(huán)境，該方法估計(jì)的透射率不夠準(zhǔn)確。Tarel等利用中值濾波的變形快速估計(jì)大氣耗散函數(shù)^[3]，該算法參數(shù)較多且不易調(diào)整，不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置容易產(chǎn)生Halo效應(yīng)。

近來(lái)，He等^[4]根據(jù)戶外無(wú)霧圖像的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，提出一種簡(jiǎn)單有效的暗原色先驗(yàn)去霧算法，對(duì)一般戶外圖像取得了較好的去霧效果，但由于該算法采用分塊處理及最小值濾波操作，當(dāng)圖像存在大面積白色或明亮區(qū)域時(shí)暗原色先驗(yàn)失效，大氣光取值趨近這些區(qū)域的亮度值，繼而使該部分透射率偏小，造成去霧后相應(yīng)區(qū)域色彩失真和亮度下降^[5]；分塊處理還容易產(chǎn)生塊狀效應(yīng)和Halo現(xiàn)象，影響去霧效果；此外，分塊操作本身以及因其采取的細(xì)化透射率措施使得算法的運(yùn)算復(fù)雜度較高^[6]，有學(xué)者采用雙邊濾波或引導(dǎo)濾波方式^[7_,8]代替原軟摳圖細(xì)化方法，運(yùn)算時(shí)間有較大幅度降低，但實(shí)時(shí)性能仍有待進(jìn)一步提高。

以暗原色先驗(yàn)理論為基礎(chǔ)，許多學(xué)者提出了相關(guān)的去霧改進(jìn)算法。針對(duì)暗原色先驗(yàn)對(duì)大面積明亮區(qū)域失效問(wèn)題，文獻(xiàn)[5]引入容差參數(shù)K，將原圖像亮度與大氣光強(qiáng)的差值|I–A|小于K的區(qū)域定義為明亮區(qū)域，重新計(jì)算透射率。考慮到明亮區(qū)域像素的R、G、B各通道值非常接近，文獻(xiàn)[9]將每個(gè)像素通道間的接近度以及暗原色亮度與大氣光強(qiáng)的接近度共同作為明亮區(qū)域的判定機(jī)制。上述兩種方式都可修正暗原色先驗(yàn)在明亮區(qū)域錯(cuò)誤估計(jì)的透射率，但存在的共同問(wèn)題是容差參數(shù)K的取值不能自適應(yīng)調(diào)整，若K值太小則無(wú)法完全消除明亮區(qū)域的失真，K值過(guò)大又會(huì)導(dǎo)致非明亮區(qū)域復(fù)原錯(cuò)誤，降低算法去霧能力。

對(duì)大氣光強(qiáng)度A的估計(jì)，文獻(xiàn)[4-6]采用的方法是：大氣光強(qiáng)度A的估計(jì)方法為：先取暗原色中0.1％亮度最大的像素，然后取這些像素對(duì)應(yīng)于原圖中像素的最大值作為A。文獻(xiàn)[7]和文獻(xiàn)[10]則在天空區(qū)域求取大氣光值A(chǔ)。而文獻(xiàn)[11]通過(guò)分析大氣散射模型的約束條件指出，天空的成像過(guò)程不滿足該模型，在天空干擾下估計(jì)的大氣光強(qiáng)度將偏大，使去霧圖像亮度整體偏暗，天空區(qū)域恢復(fù)效果欠佳，因此采用了快速腐蝕膨脹和聯(lián)合均值漂移濾波算法分割出天空區(qū)域后再估計(jì)大氣光強(qiáng)度。然而，除天空區(qū)域外，其它的明亮區(qū)域也可能影響大氣光強(qiáng)度的估計(jì)，且上述分割算法耗時(shí)較多。

針對(duì)分塊求取暗原色存在的弊端，文獻(xiàn)[6]采用全局暗原色方法，對(duì)圖像執(zhí)行全局操作，不再分塊處理，該方法建立在整幅圖像的霧濃度是均勻分布的假設(shè)基礎(chǔ)上，因此得到的透射率分布比較單一，且未綜合考慮本節(jié)前述其它問(wèn)題，去霧后局部效果不理想，細(xì)節(jié)信息不明顯，需進(jìn)行局部對(duì)比度增強(qiáng)。

此外，用于估計(jì)透射率的調(diào)整因子ω和透射率下限t₀在大部分暗原色先驗(yàn)去霧算法中都采用固定值^[4-9]，較少根據(jù)目標(biāo)圖像作自適應(yīng)調(diào)整。

[1]Tan R T.Visibility in bad weather from a single image[C].2008 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition，Anchorage:IEEE,2008:1－8.

[2]Fattal R.Single image dehazing[C].ACM Transactions on Graphics Los Angeles:ACM，2008，27(3):72.