[發(fā)明專利]一種大氣散射去霧模型的參數(shù)估計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811237983.5
• 申請(qǐng)日: 2018-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111091501A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯春明;廉政;孫瑞宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T7/11;G06T7/136
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1.一種大氣散射去霧模型的參數(shù)估計(jì)方法，所述方法包括以下步驟：

A.圖像天空區(qū)域的分割

首先對(duì)圖像二值化分割：

其中I_b表示分割后的二值圖；τ₁和τ₂分別表示灰度和梯度閾值，τ₂＝0.004為經(jīng)驗(yàn)值，I_g，G分別表示I(x)的灰度和它的標(biāo)準(zhǔn)鄰域差分梯度；Ω_sky表示預(yù)估的天空區(qū)域；把Ω_sky區(qū)域的灰度均值作為閾值，為防止該值過(guò)大而造成誤檢，通過(guò)設(shè)置b來(lái)限定τ₁，b取I(x)的平均灰度的1/7；

B.估計(jì)大氣光的值

大氣散射去霧模型描述的是在霧霾等天氣下的圖像退化過(guò)程如下：

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x)) (3)

t(x)＝e^-βd(x) (4)

其中I(x)為拍攝到的降質(zhì)圖像，J(x)為復(fù)原圖，A為大氣光，t(x)為透射率，用公式(4)表式，β是散射系數(shù)，d(x)為場(chǎng)景距離，t(x)與成像距離d(x)成負(fù)相關(guān)，根據(jù)公式(1)，當(dāng)場(chǎng)景距離為無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，t(x)為零，此時(shí)I(x)等于A，即無(wú)窮遠(yuǎn)處物體的反射光在傳播過(guò)程中經(jīng)大氣介質(zhì)的散射而衰減為零，只剩大氣光A被光學(xué)傳感器捕捉到，所以理論上A應(yīng)在圖像無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)，根據(jù)透視原理，天空與非天空的交界處就是滅線，而滅線被視為無(wú)窮遠(yuǎn)處，因此在該交界處估計(jì)大氣光A的值應(yīng)該更為準(zhǔn)確，我們先在原圖的基礎(chǔ)上根據(jù)鞠銘燁的方法獲得霧氣濃度分布圖后，對(duì)其做最小值濾波，得到新的暗通道圖像，再結(jié)合步驟A得到的分割圖像，在天空與非天空交界處的鄰域內(nèi)，尋找暗通道圖中亮度最強(qiáng)的點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)在降質(zhì)圖像I(x)中的值用來(lái)作為對(duì)大氣光A的估值；

C.透射率的優(yōu)化

再確定了大氣光A之后，按照下式對(duì)透射率進(jìn)行初估計(jì)，得

為了更準(zhǔn)確的估計(jì)透射率，我們對(duì)做了進(jìn)一步的優(yōu)化得到

其中參數(shù)ω控制去霧程度，它越接近于1，去霧效果越明顯，但同時(shí)會(huì)使圖像顏色趨于過(guò)飽和，根據(jù)光衰減程度和目標(biāo)可見(jiàn)度隨景深距離變化而變化這一光學(xué)特性，我們把景深分為三段，如公式(7)，每個(gè)像素點(diǎn)根據(jù)其透射率與景深的映射關(guān)系取相應(yīng)的值來(lái)自適應(yīng)地調(diào)整參數(shù)ω，使最終的復(fù)原圖能夠產(chǎn)生由遠(yuǎn)及近的自然景深效果；

這時(shí)得到的天空區(qū)域透射率通常會(huì)偏低，會(huì)導(dǎo)致天空區(qū)域過(guò)增強(qiáng)，因此要對(duì)天空區(qū)域的透射率做進(jìn)一步的限制：

其中σ表示天空與非天空交界處的平均值，對(duì)天空區(qū)域分兩種情況處理，并設(shè)置上限0.4，使該區(qū)域的不會(huì)過(guò)低，這樣得到的去霧結(jié)果與透射率優(yōu)化前的相比顏色更真實(shí)自然，細(xì)節(jié)更豐富。