[發明專利]一種評價霧霾圖像去霧效果的方法和裝置

有效

• 申請號: 201710072123.X
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN106934770B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 李雷達;沈威;江紅艷;盧兆林;唐璐;湯麗娟
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種評價霧霾圖像去霧效果的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1.1：將霧霾圖像采用現有去霧算法進行去霧處理；

步驟1.2：對處理后得到的去霧圖像分別進行基于暗通道先驗信息的殘留霧測量、對比度測量和相關飽和度測量，得到基于暗通道先驗信息的殘留霧測量值A、對比度測量值B和相關飽和度的有效特征值C和D；

步驟1.3：將A、B、C、D進行加權處理，得到去霧圖像的質量分數；

步驟1.4：以去霧圖像的質量分數的大小作為評價霧霾圖像去霧效果的指標；

步驟1.2中基于暗通道先驗信息的殘留霧的測量的具體步驟為：

步驟2.1：將去霧圖像分成若干圖像塊；

步驟2.2：計算每個圖像塊的熵值，利用圖像塊熵值的大小判斷圖像塊是紋理塊還是平坦塊：

熵值的計算公式為：

其中i表示圖像塊的像素的灰度值，0≤i≤255，j表示圖像塊的鄰域灰度均值，0≤j≤255；p(i,j)表示特征二元組(i,j)出現的概率；

設定閾值為T，如果圖像塊熵值大于等于閾值T，則該圖像塊為紋理塊，否則為平坦塊；

步驟2.3：計算紋理塊的暗通道先驗，得出紋理塊的暗通道先驗矩陣：

紋理塊的暗通道先驗計算公式為：

其中，J^c是紋理塊J的顏色通道，表示紋理塊的r、g、b三個顏色通道中的最小值，表示最小值濾波，f為紋理塊的像素，y表示紋理塊的像素點，Ω(f)表示以像素f為中心的一個窗口；

步驟2.4：生成與紋理塊的暗通道先驗矩陣大小相同的零矩陣；

步驟2.5：使用Hellinger距離來計算紋理塊的暗通道先驗矩陣和零矩陣之間的差異值，計算公式為：

其中，P和Q是離散概率分布，P＝(p₁,p₂,...,p_n)，Q＝(q₁,q₂,...,q_n)；p_k是第k個紋理塊的暗通道先驗矩陣的概率分布，q_k是與p_k同等大小的零矩陣的概率分布；

步驟2.6：將每個紋理塊的矩陣差異值作為該紋理塊的殘留霧的測量值，將各個紋理塊殘留霧的測量值進行加權求值得到整幅去霧圖像的殘留霧的測量值A：

其中，L是所有紋理塊的數目。

2.根據權利要求1所述的一種評價霧霾圖像去霧效果的方法，其特征在于，步驟1.2中，以去霧圖像直方圖的實際分布和理想直方圖的均勻分布之間的Kullback-Leiblerdivergence距離表示去霧圖像的對比度測量值，對比度測量值B的計算公式為：

其中，x表示去霧圖像的像素，P(x)表示去霧圖像直方圖的實際分布，U(x)表示理想圖像直方圖的均勻分布，D_KL(P,U)為去霧圖像的對比度測量值。

3.根據權利要求1所述的一種評價霧霾圖像去霧效果的方法，其特征在于，步驟1.2中，所述相關飽和度的有效特征值C、D的計算公式為：

其中，x表示去霧圖像的像素，且

Γ(·)為伽瑪函數，表達式為：

4.根據權利要求1所述的一種評價霧霾圖像去霧效果的方法，其特征在于，步驟1.3中，去霧圖像質量分數的計算公式為：

其中a，b，c，d分別為加權系數，加權系數采用優化函數尋優計算得到。

5.一種基于權利要求1所述評價霧霾圖像去霧效果方法的裝置，其特征在于，包括圖像去霧處理單元、基于暗通道先驗信息的殘留霧測量單元、對比度測量單元、圖像相關飽和度測量單元、圖像質量分數單元、評價單元；所述圖像去霧處理單元分別連接基于暗通道先驗信息的殘留霧測量單元、對比度測量單元、圖像相關飽和度測量單元；所述基于暗通道先驗信息的殘留霧測量單元、對比度測量單元、圖像相關飽和度測量單元分別連接圖像質量分數單元；所述圖像質量分數單元連接評價單元；

所述圖像去霧處理單元對霧霾圖像進行去霧處理，得到去霧圖像；所述基于暗通道先驗信息的殘留霧測量單元計算去霧圖像的殘留霧；所述對比度測量單元計算去霧圖像直方圖的實際分布和理想直方圖均勻分布之間的Kullback-Leibler divergence距離；所述圖像相關飽和度測量單元計算去霧圖像的相關飽和度的有效特征值；所述圖像質量分數單元，將去霧圖像的基于暗通道先驗信息的殘留霧測量值、對比度測量值、圖像相關飽和度的有效特征值進行綜合加權處理，得到去霧圖像的質量分數；所述評價單元根據所述去霧圖像的質量分數的大小評價去霧效果。