[發明專利]基于亮度融合網絡的圖像去霧方法

有效

• 申請號: 201710417754.0
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107301625B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 龐彥偉;廉旭航
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種基于亮度融合的圖像去霧算法，步驟如下:將有霧圖像I_h不重疊的圖像塊；對于每個圖像塊P_i，將其從RGB顏色空間轉到HLS顏色空間，并從中提取出色度H_i、飽和度S_i、亮度L_i；對L_i進行映射，映射后的圖像塊記為將輸入到卷積神經網絡W，得到輸出后的亮度L_oi；用L_oi與L_i計算增強系數矩陣α_i；用α_i對P_i的色度H_i、S_i進行增強，結果為H_oi、S_oi；將H_oi、L_oi、S_oi轉換回RGB顏色空間，得到P_i對應的無霧圖像塊J_i；將J_i賦值給J^f中與P_i位置對應的圖像塊

技術領域

本發明涉及計算機視覺、圖像處理領域的恢復圖像清晰度的方法，特別是涉及采用融合的方法進行圖像去霧的算法

背景技術

圖像去霧算法是一種重要的恢復圖像清晰度的方法，其主要目的是去除圖像中存在的霧，從而恢復出原始的沒有霧氣影響下的真實圖像，可廣泛應用于交通運輸、視頻監控、衛星遙感等對清晰圖像要求較高的領域。

在眾多的去霧方法中，基于圖像融合的方法是一類較為典型的方法。該類方法主要是從原始的有霧圖像中提取不同的層，每一層都代表原始圖像的不同信息；或者是在原始有霧圖像的基礎上，輸入反映原始圖像信息的其它層。之后，賦予每一層的每一個點不同意義的權重，最終采用一定的融合算法將加權后的每一層進行融合，最終得到去霧以后的圖像。當前該類方法的研究主要集中在三個方面:首先，如何從原始圖像中提取更能夠表征霧的大小程度的信息；其次，如何設計權重使得每一層中有用的信息在最終結果中得到更好的體現；最后，如何設計更好的融合方法使得最終結果更加的清晰、自然，不會出現人工融合的痕跡。2006年，Zhang[1]在原始圖像的基礎上，輸入了原始圖像的紅外圖像。利用紅外光與藍光亮度差值能夠反映霧的集中程度這一現象，并與暗通道先驗知識相結合，提出了一種霧的分布模型。利用該分布模型，根據有霧圖像及紅外圖像在霧的大小不同的區域所反映出來的信息的差異性，提出了有霧圖像及紅外圖像的融合權重，并利用這一權重將有霧及紅外圖像進行線性融合。該方法雖然能夠使得有霧區域的物體得到一定程度的恢復，但由于紅外圖像并不能提供關于原始圖像更為豐富的信息，且其線性融合的方式遠遠不能反映實際有霧圖像的復雜成因，因而效果并不理想。2013年，Ancuti和Ancuti[2]通過白平衡的方法得到去除顏色偏移的圖像，同時通過減去亮度均值的方法得到細節增強的圖像，并將這兩幅圖像作為輸入圖像。分別從這兩幅輸入圖像中提取顏色、亮度及顯著性三幅權重圖來從不同的角度反映霧的大小程度，并將這三幅權重圖相結合得到最終的權重圖。為了防止最終加權融合的結果存在人工痕跡，分別將輸入圖像和權重圖分解為拉普拉斯金字塔及高斯金字塔，最終通過逐層融合得到最終的圖像。2014年，Fu[3]使用Gamma矯正算法將原始圖像變為兩幅輸入圖像。針對輸入圖像存在的模糊及低可視度的問題，分別從輸入圖像中提取銳度權重、顏色權重及顯著性權重。為了使得融合后的結果具有一致性，對求得的三幅權重圖相加并歸一化，得到每幅輸入圖像的權重。最終，對兩幅輸入圖像進行加權求和得到最終結果。該方法雖然能夠較為明顯地去除沙塵對圖像質量的影響，但加權求和的融合方法導致結果存在融合不完全的痕跡。2015年，Jisha[4]在[2]原有的三幅權重圖的基礎上，又增加了曝光度權重圖及霧濃度權重圖。然而，由于從每幅輸入圖像中提取的權重圖并不能很好地反映不同區域霧的大小，因此導致融合后的圖像存在細節不清楚的問題。類似地，Ali[5]將[2]的方法應用于有霧視頻的處理，同樣存在著方法[2]、[4]中存在的問題。2016年，Ma[6]發現白平衡方法提取的圖像信息清晰度較低。為保證最終的融合效果，改用線性變換的方法得到輸入圖像。此外，為了使得輸入圖像具有較好的清晰度及細節特性，采用了改進的高頻提升濾波方法得到第二幅輸入圖像。最后，為了使得最終結果對比度得到增強的同時不含有噪聲，采用一個常數作為權重將兩副輸入圖像進行融合。但是，由于權重為常數，無法自適應地根據每個像素點的情況進行融合，因而最終的結果并不理想。綜上，現有方法能在一定程度上能夠去除圖像中的霧。然而，現實環境中霧的形成原因較為復雜，現有方法所設計的權重及融合方法并不能有效地模擬霧的形成過程，因而并不能夠清晰地回復無霧圖像，且并不能自適應地根據不同區域中霧的大小來調整去霧的程度。