[發明專利]一種遠距離海上可見光圖像去霧處理方法

在審

• 申請號: 201710910145.9
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107784636A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 王浩;張葉;楊名宇;許佳佳;常旭嶺
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,付雷杰

技術領域

本發明涉及數字圖像處理領域，特別涉及一種遠距離海上可見光圖像去霧處理方法。

背景技術

應用可見光相機對遠距離海上目標偵察的過程中，海上霧氣中的氣溶膠顆粒對光的吸收和散射影響嚴重，會使“透過光”強度衰減，從而使得光學傳感器接收到的光強發生改變，直接導致圖像對比度降低，動態范圍縮小，圖像細節信息不明顯，許多特征信息被覆蓋。遠距離海上目標圖像有兩個特點，一是照相距離遠，二是海上霧氣大。這兩個特點都使得霧氣中的氣溶膠顆粒對光的吸收和散射影響更加嚴重，目標信息的可辨識度將會大大降低。

為增強遠距離海上目標圖像信息的有效性和可用性，降低霧氣條件對可見光相機成像的影響，進行遠距離海上可見光圖像的去霧技術研究有著迫切的需求，是可見光成像系統在惡劣天氣條件下穩定、可靠工作的保證。

通常的圖像去霧算法沒有考慮遠距離海上目標圖像的特點，僅是通過一般的霧天圖像退化模型進行去霧處理，圖像去霧效果不佳。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種遠距離海上可見光圖像去霧處理方法，該方法考慮了遠距離海上可見光圖像“成像距離遠”的特點，具有良好的去霧效果，復原圖像更加真實。

本發明的具體實施方案如下：

一種遠距離海上可見光圖像去霧處理方法，去霧處理方法為：在構建的可見光圖像退化模型中加入大氣點擴散函數補償由于光線遠距離傳輸對圖像質量造成的影響得到遠距離補償后的退化模型，然后分別計算場景輻射亮度及大氣透過率并代入遠距離補償后的退化模型，從而得到復原圖像。

進一步地，所述場景輻射亮度利用暗原色先驗規律來計算。

進一步地，去霧處理方法進一步包括，將海水表面對光線的反射亮度和太陽耀斑現象的反射亮度加入到場景輻射亮度中。

進一步地，表示修正后的場景輻射亮度，a、b、c分別代表非海水表面場景輻射亮度IM₁、海水表面對光線的反射亮度IM₂和太陽耀斑現象的反射亮度IM₃的權重值。

進一步地，所述大氣透過率利用暗原色先驗規律來計算。

進一步地，所述大氣透過率的計算進一步包括，對大氣透過率設定下限閾值，與計算出的大氣透過率比較選擇較大值作為可見光圖像退化模型中的大氣透過率。

進一步地，對所述大氣透過率對應的大氣透過率圖進行優化，優化方法為軟摳圖算法、雙邊濾波算法、均值濾波算法或中值濾波算法。

進一步地，所述大氣點擴散函數包括目標反射光的大氣點擴散函數和環境雜光的大氣點擴散函數。

進一步地，所述遠距離補償后的退化模型為：

式中，APSF_d(x)代表目標反射光的大氣點擴散函數，APSF_a(x)代表環境雜光的大氣點擴散函數，x代表像素點的坐標，A代表場景輻射亮度，t(x)代表大氣透過率，I(x)和J(x)分別表示退化圖像與清晰圖像，代表卷積。

有益效果：

1、本發明考慮了遠距離海上可見光圖像“成像距離遠”的特點，通過在可見光圖像退化模型中加入大氣點擴散函數補償由于光線遠距離傳輸對圖像質量造成的影響，具有良好的去霧效果，復原圖像更加真實。

2、本發明考慮了海水表面對光線有反射作用且存在太陽耀斑現象，將海水表面對光線的反射亮度和太陽耀斑現象的反射亮度加入到可見光圖像退化模型中，修正了場景的輻射亮度，使得復原圖像更加逼真。

3、本發明利用暗原色先驗規律修正霧天條件下的大氣透過率，有效簡化退化模型得出復原圖像。

4、本發明對大氣透過率設定下限閾值，使得復原圖像排除包含噪聲的可能，更加真實。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖；

圖2為本發明實施例中圖像的物理模型；

圖3為本發明實施例中修正后的遠距離海上大氣透過率圖；

圖4-1是本發明實施例中采用軟摳圖算法優化后的大氣透過率圖；

圖4-2是本發明實施例中采用雙邊濾波算法優化后的大氣透過率圖；

圖4-3是本發明實施例中采用均值濾波算法優化后的大氣透過率圖；

圖4-4是本發明實施例中采用中值濾波算法優化后的大氣透過率圖；

圖5是采用本發明去霧處理方法得到的復原圖與原始圖像的對比。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。