[發明專利]超像素框架下基于均值-均方差暗通道的單幅圖像去霧方法

有效

• 申請號: 201710263497.X
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107133927B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 汪云飛
• 申請（專利權）人: 汪云飛
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提供一種超像素框架下基于均值?均方差暗通道的單幅圖像去霧方法，步驟如下：按公式(6)計算圖像I各顏色通道最小值矩陣I^dark，以下簡稱為灰度矩陣I^dark；根據步驟1得到合適的參數T跟k，按公式(5)計算霧去除率ω；對大氣光值A進行估計；計算矩陣img＝I/A；對矩陣img進行超像素分割，得到成像的場景景深d(x)和大氣中介質的散射系數β恒定的若干Ω_i；對每個Ω_i按照公式(4)計算暗通道，得到將每個Ω_i得到的拼接到一起得到整幅圖像的暗通道J^dark；通過t＝1?ω*J^dark計算粗透射率t；對粗透射率t進行精細化處理，得到細化后的透射率t^*；由公式J＝(I?A)/t^*+A得到最終恢復的圖像J。本發明方法能夠使霧濃度和景深在超像素表述的局部區域內保持不變，克服了景深突變處光環效應的發生，有效緩解景深無窮遠處產生的偏色問題。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術，具體涉及一種超像素框架下基于均值-均方差暗通道的單幅圖像去霧方法。

背景技術

霧霾作為一種常見的自然現象是造成圖像降質的重要原因，其機理是大氣霧霾成分中的小液滴和氣溶膠對可見光產生散射，使其無法正常通過空氣介質，最終導致成像效果變差，霧霾影響下成像為分割、檢測、識別等后續處理帶來很大困難，因此如何在視覺上消除霧霾干擾，提升圖像能見度是非常必要的。

現有的技術從數據來源上可分為單幅圖像和多幅圖像，多幅圖像的優點是信息豐富，但困難在于需要獲得同一場景不同角度的拍攝圖像；而單幅圖像的特點是信息量有限，但獲取相對容易。針對霧霾的去霧方法從理論上可分為基于增強和物理模型兩類方法，其中基于增強方法主要通過調整圖像對比度來達到去霧霾的效果，在視覺上可改善圖像質量，而基于物理模型的方法則是從霧霾對成像結果影響的內在機理出發尋求解決方案。

霧、霾天氣下的成像過程可由大氣散射物理模型描述為公式(1)的形式，其中I(x)為實際觀察到的有霧圖像，J(x)為理想條件下的無霧圖像，t(x)為大氣透射率，A為大氣光，且t(x)＝e^-βd(x)，β為大氣中介質的散射系數、d(x)為成像的場景景深。

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x)) (1)

去霧的本質是從I(x)中恢復J(x)，由于缺少約束條件，該方程在數學上的求解屬于病態反問題，需要從圖像數據本身出發做出先驗假設，作為模型(1)的約束條件。

現有技術去霧方法以暗通道為基礎比較典型的有以下兩種技術方案。

1、暗通道優先去霧霾技術方案

為了對公式(1)描述的大氣散射模型進行求解，何愷明通過觀察大量晴天無霧條件下不含天空區域的圖像數據(Kaiming He，Jian Sun，Xiaoou Tang.Single image hazeremoval using dark channel prior[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis andMachine Intelligence，2011，33(12)：2341-2353.)，得到一個經驗結論，即對于彩色圖像的任意局部區域內，至少存在一個顏色通道I^c(x)的數值非常小，稱之為暗通道J^dark(x)，可以寫成公式(2)的形式，其中Ω(x)是以像素x為中心的區域。

式中c表示任一顏色通道，{r，g，b}表示紅、綠、藍三個顏色通道。

何將(2)式作為(1)式的求解約束條件獲得了巨大成功，該理論本質上可看成黑體輻射在可見光圖像中的一種體現形式，相當于公式(1)中t(x)→1時得到的結果，但上述暗通道優先理論仍存在以下局限性：