[發明專利]一種結合邊緣檢測的暗通道圖像去霧方法

有效

• 申請號: 201710677115.8
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107437241B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 任廣輝;徐洋;何勝陽;魏俊杰;廖流波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/13;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種結合邊緣檢測的暗通道圖像去霧方法，其特征在于：所述方法具體過程為：

步驟一、讀取圖像數據，得到源圖像；

步驟二、根據步驟一得到的源圖像計算圖像暗通道；

步驟三、根據步驟一得到的源圖像計算大氣光值；

步驟四、根據暗通道圖像和大氣光值計算圖像透射率；具體過程為：

其中，t為圖像透射率，A表示大氣光值，imagedark表示暗通道圖像，ω為圖像去霧程度系數，取值為0.95；

當t小于0.1時，t的值賦為0.1；

步驟五、利用導向濾波細化圖像透射率，得到細化后的圖像透射率；

步驟六、根據源圖像、細化后的圖像透射率和大氣光值計算無霧圖像desimage；

步驟七、對無霧圖像desimage進行亮度提高，得到提高亮度后的無霧圖像；

步驟八、將步驟一中得到的源圖像轉換成灰度圖像；

步驟九、對灰度圖像進行高斯低通濾波，得到進行高斯低通濾波后的灰度圖像；

步驟十、判斷進行高斯低通濾波后的灰度圖像所有行的前20分之一行是否亮度平穩；如果亮度平穩執行步驟十一；如果不平穩，則不存在天空區域，步驟七得到的提高亮度后的無霧圖像即為最終的處理結果圖像；

步驟十一、判斷步驟一中得到的源圖像所有行的前40分之一行RGB三個通道的值是否平穩；如果RGB三個通道的值平穩，則存在天空區域，執行步驟十二；如果RGB三個通道的值不平穩，則不存在天空區域，步驟七得到的提高亮度后的無霧圖像即為最終的處理結果圖像；

步驟十二、對步驟八得到的灰度圖像進行邊沿提取，得到全方向的邊沿圖像；

步驟十三、對全方向的邊沿圖像進行二值化；過程為：

步驟十三一、利用閾值10對全方向的邊沿圖像二值化，得到大閾值二值化圖像；

步驟十三二、利用閾值4對全方向的邊沿圖像二值化，得到小閾值二值化圖像；

步驟十四、對二值化圖像進行形態學濾波；過程為：

步驟十四一、對大閾值二值化圖像進行半徑為3的形態學閉操作濾波，得到濾波后邊沿不完整的圖像；

步驟十四二、對小閾值二值化圖像先進行半徑為3的形態學開操作，再進行半徑為3的形態學閉操作濾波，得到濾波后邊沿參考圖像；

步驟十五、去除步驟十四一得到的濾波后邊沿不完整的圖像的噪聲，得到去噪后的圖像；過程為：

對步驟十四一得到的濾波后邊沿不完整的圖像從左到右依次掃描，若發現像素值為1的區域的外接矩形小于10×10個像素，則認為是噪聲，將該區域的數據全部賦為零；

步驟十六、對去噪后的圖像進行邊沿補全，并將上邊沿以上的區域的值賦為1，其它區域的值賦為0，得到未細化的天空區域圖像；

對未細化的天空區域圖像從左到右依次掃描圖像，若掃描到不完整的邊沿，利用步驟十四二得到的濾波后邊沿參考圖像進行補全；補全后上邊沿以上的部分為提取的天空區域；

步驟十七、對提取的天空區域進行細化，得到細化的天空區域圖像；

步驟十八、根據細化的天空區域圖像中標記的天空區域的位置，對步驟七中得到的提高亮度后無霧圖像與細化的天空區域圖像中天空區域所對應位置的像素值進行提高，得到最終的處理結果圖像；具體過程為：

將步驟七中得到的提高亮度后無霧圖像與細化的天空區域圖像中天空區域所對應位置的像素值賦為一個固定值，取值在0-255；

所述步驟二中根據步驟一得到的源圖像計算圖像暗通道；具體過程為：

以步驟一得到的源圖像中任一個像素點為中心，取邊長為19像素的正方形內所有像素點RGB三個通道中的最小值為暗通道圖像中該像素點的值；

暗通道圖像中每個像素點與步驟一得到的源圖像中每個像素點一一對應；

所述步驟三中根據步驟一得到的源圖像計算大氣光值；具體過程為：

將步驟一得到的源圖像每列所有像素點RGB三個通道中的最大值相加，之后取平均值，即為大氣光值；

所述步驟六中根據源圖像、細化后的圖像透射率和大氣光值計算無霧圖像；具體過程為：

利用下面的公式計算無霧圖像；

其中desimage表示處理后的無霧圖像，resimage表示步驟一中得到的源圖像，A表示大氣光值，t′表示細化后的圖像透射率；

所述步驟七中對無霧圖像desimage進行亮度提高，得到提高亮度后的無霧圖像；具體過程為：

步驟七一、將步驟一中得到的源圖像從RGB顏色空間轉換到HSV顏色空間；

步驟七二、利用下面的公式對無霧圖像desimage進行亮度提高，得到提高亮度后的無霧圖像；

其中，lidesimage_r表示提高亮度后的無霧圖像R通道的值，lidesimage_g表示提高亮度后的無霧圖像G通道的值，lidesimage_b表示提高亮度后的無霧圖像B通道的值，desimage_arg表示源圖像HSV顏色空間中V通道數據的值，desimage_r表示無霧圖像的R通道的值，desimage_g表示無霧圖像的G通道的值，desimage_b表示無霧圖像的B通道的值；

所述步驟十中判斷進行高斯低通濾波后的灰度圖像所有行的前20分之一行是否亮度平穩；具體過程為：

計算進行高斯低通濾波后的灰度圖像所有行的前20分之一行每行亮度數據的平均值，如果得到的所有平均值中的最大值與最小值的差小于等于5，認為亮度平穩，否則認為亮度不平穩；

所述步驟十一中判斷步驟一中得到的源圖像所有行的前40分之一行RGB三個通道的值是否平穩；具體過程為：

如果源圖像所有行的前40分之一行RGB三個通道的所有數據最大值與最小值的差小于等于50，認為RGB三個通道的值平穩，否則認為RGB三個通道的值不平穩；

所述步驟十二中對步驟八得到的灰度圖像進行邊沿提取，得到全方向的邊沿圖像；具體過程為：

步驟十二一、使用算子-1，-1，0，1，1對步驟八得到的灰度圖像的每行進行處理，得到水平方向的邊沿圖像；

步驟十二二、使用算子-1，-1，0，1，1對灰度圖像的每列進行處理，得到垂直方向的邊沿圖像；

步驟十二三、將得到的水平方向和垂直方向的邊沿圖像的每個像素點的數據取平方相加后再開方，得到全方向的邊沿圖像；

所述步驟十七中對提取的天空區域進行細化，得到細化的天空區域圖像；具體過程為：

步驟十七一、取步驟八得到的灰度圖像前20分之一行所有像素點的灰度值的均值light_threshold；

步驟十七二、根據均值light_threshold計算步驟八得到的灰度圖像的上邊界和下邊界亮度閾值；

利用下面的公式計算亮度閾值；

其中，light_up_threshold表示步驟八得到的灰度圖像的上邊界亮度閾值，light_down_threshold表示步驟八得到的灰度圖像的下邊界亮度閾值；

步驟十七三、逐點掃描步驟八得到的灰度圖像的所有像素點，若像素點的灰度值在light_up_threshold和light_down_threshold之間直接值賦為1，否則賦為0，得到細化參考圖像；

步驟十七四、將細化參考圖像和未細化的天空區域圖像進行與操作，得到細化的天空區域圖像。