[發明專利]一種基于霧氣濃度特征的圖像去霧方法

有效

• 申請號: 201710458620.3
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107203981B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 顧振飛;張登銀;鞠銘燁;袁小燕;單祝鵬;李秋
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 鄭妍宇

1.一種基于霧氣濃度特征的圖像去霧方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，在有霧圖像中定位大氣光區域，計算全局大氣光值，具體包括：

S101、獲取有霧圖像，根據下式求取有霧圖像中每個像素的霧氣濃度特征值：

S(x,y)＝γ₁·I′(x,y)+γ₂·▽I(x,y)+γ₃·I°(x,y)+γ₄

其中，S(x,y)表示有霧圖像中像素(x,y)的霧氣濃度特征值，I′(x,y)表示像素(x,y)的亮度分量，▽I(x,y)表示像素(x,y)的梯度分量，I°(x,y)表示像素(x,y)的飽和度分量，γ₁表示亮度權值，γ₂表示梯度權值，γ₃表示飽和度權值，γ₄表示量化誤差補償值；

S102、基于霧氣濃度特征值，利用圖像分割方法對有霧圖像進行分割，獲得子場景集{Δ(k),k∈[1,K]}，其中Δ(k)表示第k個子場景，K表示子場景的總個數；

S103、在子場景集{Δ(k),k∈[1,K]}中，利用下式篩選出類天空區域：

其中，表示類天空區域，(x,y)表示子場景Δ(k)中的像素，S(x,y)表示像素(x,y)的霧氣濃度特征值，|Δ(k)|表示子場景Δ(k)中的像素總數；

S104、選擇類天空區域中飽和度分量最低的前1％的像素組成候選像素集，選擇候選像素集中亮度分量最大的前10％的像素作為大氣光區域，求取大氣光區域中所有像素的強度均值作為全局大氣光值L_∞；

S2，求取有霧圖像中每個像素的透射率，具體包括：

S201、根據S1得到的全局大氣光值，求取有霧圖像中每個像素分別在局部像素塊大小為15×15和局部像素塊大小為1×1下的透射率，從而構成第一透射圖t_α和第二透射圖t_β，計算透射率的公式如下：

其中，t(x,y)表示像素(x,y)的透射率，Ω(x,y)表示以有霧圖像中的任意一個像素(x,y)為中心的局部像素塊，I^c(x',y')表示局部像素塊Ω(x,y)中任意一個像素(x',y')的R、G、B三個通道的任意一個通道的強度值，L_∞表示全局大氣光值；

S202、將第一透射圖t_α分解為不同的頻率分量，得到第一透射頻率分量集將第二透射圖t_β分解為不同的頻率分量，得到第二透射頻率分量集其中表示第一透射頻率第i個分量，表示第二透射頻率第i個分量；

S203、使用下式將第一透射頻率分量和第二透射頻率分量進行融合，得到M+1個融合頻率分量：

其中，表示融合頻率第i個分量，

S204、將M+1個融合頻率分量重構，得到融合透射圖t_fusion；

S205、判斷S103獲得的類天空區域是否為天空區域，具體包括：

S2051、利用下式計算天空場景霧氣濃度值：

其中，表示天空場景霧氣濃度值，(x,y)表示類天空區域中任意一個像素，S(x,y)表示像素(x,y)的霧氣濃度特征值，表示求取類天空區域中所有像素的霧氣濃度特征值的均值；

S2052、利用下式計算天空場景面積占比：

其中，P表示天空場景面積占比，表示類天空區域中的像素總數，res表示有霧圖像的分辨率；

S2053、若天空場景霧氣濃度值大于等于0.6且天空場景面積占比大于等于0.2，則判定類天空區域為天空區域，其中Δ_sky表示天空區域，否則執行S3；

S206、利用下式對有霧圖像中每個像素的融合透射率進行一次修正，得到一次修正透射率：

其中，t'_fusion(x,y)表示有霧圖像中的像素(x,y)的一次修正透射率，S(x,y)表示像素(x,y)的霧氣濃度特征值，表示求取天空區域Δ_sky中所有像素的霧氣濃度特征值的均值，t_fusion(x,y)表示像素(x,y)的融合透射率；

S207、使用下式對有霧圖像中每個像素的一次修正透射率進行二次修正，得到二次修正透射率作為該像素的透射率：

其中，t_final(x,y)表示有霧圖像中的像素(x,y)的二次修正透射率，t'_fusion(x,y)表示像素(x,y)的一次修正透射率，▽t_fusion(x,y)表示像素(x,y)的融合透射率的梯度分量，▽t'_fusion(x,y)表示像素(x,y)的二次修正透射率的梯度分量，表示求二范數的平方，α₁表示第一正則化因子，α₂表示第二正則化因子，α₃表示第三正則化因子；

S3，根據全局大氣光值和透射率得到去霧圖像。