[發(fā)明專利]點(diǎn)光源多散射模型圖像復(fù)原方法

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• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111091500A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯春明;廉政;孫瑞宇
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

涉及一種基于多散射理論的點(diǎn)光源多散射模型圖像復(fù)原方法。目前常用于圖像去霧的大氣散射模型中，忽略了相鄰光源散射后到達(dá)相機(jī)傳感器對成像質(zhì)量的影響，使夜間或暗照度圖像去霧效果不理想，尤其對于夜間圖像。因此，我們根據(jù)光線成像的多散射理論提出了一種新的圖像復(fù)原模型。在該模型中，我們不再考慮大氣光，也不需要計(jì)算精準(zhǔn)的透射率，只是把圖像中的每個(gè)像素都是看成是點(diǎn)光源，利用大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模擬像素點(diǎn)光源照到顆粒產(chǎn)生的多散射，通過抑制多散射提高圖像復(fù)原的質(zhì)量。本復(fù)原結(jié)果不論對低照度、夜間霧霾圖像以及夜間車載視頻的復(fù)原更加清晰，細(xì)節(jié)更豐富，顏色更自然，尤其是對于夜間圖像，且計(jì)算速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本文涉及一種基于多散射理論的點(diǎn)光源多散射模型圖像復(fù)原方法，該方法不論對低照度、夜間霧霾圖像以及夜間車載視頻的復(fù)原更加清晰，細(xì)節(jié)更豐富，顏色更自然，尤其是對于夜間圖像，且計(jì)算速度快。

背景技術(shù)

圖像在拍攝過程中經(jīng)常會受到惡劣的天氣條件影響而使圖像的質(zhì)量下降，比如霧霾天氣對光線的衰減，夜晚拍攝時(shí)光照較弱等這些問題都會使成像受到干擾，降低圖像質(zhì)量。所以對圖像復(fù)原方法的研究有著重要的實(shí)際意義。

通常天氣條件對圖像拍攝的影響主要在于空氣中的顆粒對光線傳播的衰減和散射。而霧霾等惡劣天氣會使空氣中顆粒增多，增大，從而更加嚴(yán)重的影響了成像結(jié)果。很多圖像去霧算法通過使用大氣散射模型來復(fù)原圖像，這些去霧算法先利用先驗(yàn)知識估計(jì)參數(shù)，然后根據(jù)模型復(fù)原圖像。這類算法對于白天霧霾中的圖像復(fù)原效果不錯(cuò)，但從光線成像的原理上分析，該模型并沒有完全考慮到圖像降質(zhì)的所有因素。對于夜間圖像，利用大氣散射模型復(fù)原效果并不理想，原因在于該模型中認(rèn)為太陽光代表白天的大氣光，空氣中顆粒的散射作用與太陽光相比可忽略不計(jì)；而夜間的大氣光則是由星、月和燈組成的環(huán)境光，顆粒散射作用與這樣微弱的環(huán)境光相比，對成像的影響就不可忽略了。

該方法通過分析光線成像原理和多散射理論，提出了一種新的圖像復(fù)原模型。首先分析了霧霾圖像降質(zhì)的原因，并利用大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模擬多散射以消除其影響，從而得到清晰的復(fù)原圖像。相比一般的圖像復(fù)原或增強(qiáng)算法，該模型一方面對圖像清晰度恢復(fù)的更好，細(xì)節(jié)更豐富，另一方面普適性強(qiáng)，可對白天、夜間霧霾圖像、弱照度圖像獲得比較理想的復(fù)原圖。

發(fā)明內(nèi)容

本文的目的是解決傳統(tǒng)的去霧算法在夜間和低照度等惡劣天氣下去霧效果不佳的問題，為此設(shè)計(jì)了一種新的圖像復(fù)原方法。為此，本文采用如下的技術(shù)方案。

一種基于點(diǎn)光源多散射模型的圖像復(fù)原方法，包括下列步驟：

1.首先利用廣義高斯分布來逼近大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(APSF)；

2.利用步驟1計(jì)算的大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，模擬多散射圖像；

3.將原圖與多散射圖像作差，得到細(xì)節(jié)圖像，并利用APSF模板與原圖反卷積，得到消除多散射影響的粗估計(jì)圖；

到消除多散射影響的粗估計(jì)圖；

4.步驟3中得到的細(xì)節(jié)圖像和粗估計(jì)圖像相加，得到復(fù)原圖像。

本文具有如下的技術(shù)效果：

1.算法運(yùn)行時(shí)間快。本文沒有采用大氣散射去霧模型，去掉了大量的模型構(gòu)建運(yùn)算時(shí)間，程序簡潔，運(yùn)行時(shí)間比傳統(tǒng)算法更快。

2.通過本文的方法復(fù)原的圖像更加清晰，細(xì)節(jié)更豐富，顏色更自然，尤其是對于夜間圖像。

附圖說明

圖1：本文的圖像復(fù)原方法流程圖。

圖2：模擬多散射過程說明圖。

圖3：低照度圖像復(fù)原結(jié)果對比圖。3-1原圖，3-2其它方法的結(jié)果，3-3該方法的結(jié)果。

圖4：夜間霧霾圖像復(fù)原結(jié)果對比圖。4-1原圖，4-2其它方法的結(jié)果，4-3該方法的結(jié)果。