[發(fā)明專利]基于圖像融合的單幅圖像去霧方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810337504.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN108537756B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王洪玉;劉少麗;王兵;吳尚陽(yáng);趙雪松;韓科;尹維崴;李睿;謝蓓敏;郝應(yīng)光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué);國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司檢修公司;國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T5/40;G06T5/50
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發(fā)明公開了一種基于圖像融合的單幅圖像去霧方法，能夠?qū)τ徐F圖像進(jìn)行去霧增強(qiáng)。本發(fā)明方法包括如下步驟：(1)求取待融合圖像；(2)求取待融合圖像的特征權(quán)重；(3)多尺度融合去霧。本發(fā)明還公開了一種基于圖像融合的單幅圖像去霧系統(tǒng)。本發(fā)明能夠極大地提高有霧圖像的對(duì)比度和清晰度，而且算法的復(fù)雜度低、運(yùn)行速度快，因而能夠應(yīng)用于日常的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像信息處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于圖像融合的單幅圖像去霧方法。

背景技術(shù)

目前，有霧圖像的清晰化處理算法主要分為兩大類：基于圖像增強(qiáng)的方法以及基于物理模型的方法。

基于圖像增強(qiáng)的方法通常是采用伽馬校正，直方圖均衡化等方法，通過(guò)提高圖像的對(duì)比度達(dá)到去霧的目的。基于圖像增強(qiáng)的方法計(jì)算簡(jiǎn)單，但容易造成圖像信息的損失。

基于物理模型的方法從本質(zhì)上分析了霧天圖像降質(zhì)的原因，能夠較好地復(fù)原無(wú)霧圖像。基于物理模型的方法通常是建立在大氣散射模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)霧化圖像的成因進(jìn)行反向推導(dǎo)，獲得無(wú)霧圖像。根據(jù)算法的輸入，此類算法可以進(jìn)一步劃分為以下四類：(1)基于多幅圖像的去霧算法；(2)基于偏振濾波器的去霧算法；(3)基于場(chǎng)景深度的去霧算法；(4)基于單幅圖像的去霧算法。

上述的四類方法中，基于單幅圖像的去霧方法是目前的研究熱點(diǎn)，此類算法主要基于各種先驗(yàn)假設(shè)。何凱明等人在文獻(xiàn)《Single image haze removal using darkchannel prior》當(dāng)中提出了一種基于暗通道先驗(yàn)的去霧方法，暗通道先驗(yàn)假設(shè)在無(wú)霧圖像的非天空區(qū)域，某些像素點(diǎn)的RGB三通道中至少有一個(gè)顏色通道具有極低的值。基于暗通道先驗(yàn)可以對(duì)圖像的透射率進(jìn)行初始估計(jì)，但是當(dāng)有霧圖像當(dāng)中存在大面積的天空區(qū)域時(shí)，會(huì)導(dǎo)致透射率估計(jì)不準(zhǔn)確，去霧效果不理想。Tarel等人在文獻(xiàn)《Fast visibilityrestoration from a single color or gray level image》當(dāng)中提出了一種單幅圖像去霧算法，算法假設(shè)大氣耗散函數(shù)局部變化平緩并利用中值濾波的變形形式估計(jì)大氣耗散函數(shù)。但是，算法不能很好地保持圖像當(dāng)中物體的邊緣信息，同時(shí)算法參數(shù)多，調(diào)整困難。上述的先驗(yàn)大都假設(shè)圖像局部塊當(dāng)中的透射率是一致的，極易導(dǎo)致去霧后圖像的塊效應(yīng)，對(duì)此Berman等人在文獻(xiàn)《Non-Local Image Dehazing》當(dāng)中提出一種基于非局部先驗(yàn)的去霧方法，該方法首先利用非局部先驗(yàn)估計(jì)圖像的透射率，然后采用正則化的方法對(duì)透射率進(jìn)行優(yōu)化。由于該算法是基于圖像像素點(diǎn)的，因而不會(huì)產(chǎn)生塊效應(yīng)，而且算法的運(yùn)行速度快，能夠滿足實(shí)時(shí)性的要求。但是基于非局部先驗(yàn)的算法存在去霧不完全、天空區(qū)域失真等問(wèn)題。

近年來(lái)基于圖像融合的單幅圖像去霧算法取得了快速發(fā)展。基于融合的去霧算法通過(guò)選用合適的融合策略，將有霧圖像經(jīng)過(guò)不同處理后得到的多幅圖像進(jìn)行融合，以實(shí)現(xiàn)去霧的目的。Ancuti等人在文獻(xiàn)《Enhancing underwater images and videos by fusion》當(dāng)中提出了一種基于圖像融合的水下圖像視頻增強(qiáng)方法，該方法將有霧圖像經(jīng)過(guò)白平衡處理得到的圖像作為第一幅待融合圖像，將有霧圖像經(jīng)過(guò)去噪、顏色校正、直方圖均衡化處理得到的圖像作為第二幅待融合圖像，然后根據(jù)圖像的全局對(duì)比度、局部對(duì)比度、顯著性和曝光度四個(gè)特征計(jì)算融合權(quán)重圖像。算法增強(qiáng)效果好，但是應(yīng)用場(chǎng)景受限。郭璠等人在文獻(xiàn)《基于融合策略的單幅圖像去霧算法》當(dāng)中提出了一種基于圖像融合的去霧方法，該方法僅依靠單幅有霧圖像即可估算出相關(guān)的輸入圖與權(quán)重圖，算法操作簡(jiǎn)單，并且去霧后圖像清晰度和色彩自然度較好，但是算法假設(shè)圖像當(dāng)中存在天空區(qū)域而采用白平衡處理，當(dāng)假設(shè)不成立時(shí)，去霧后的圖像顏色會(huì)過(guò)飽和。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本文提出了一種基于圖像融合的單幅圖像去霧方法及系統(tǒng)。

一種基于圖像融合的單幅圖像去霧方法，步驟如下：

(1)采用改進(jìn)的非局部先驗(yàn)算法求取第一幅融合圖像