[發明專利]基于顏色衰減先驗的圖像去霧方法、系統及存儲介質

在審

• 申請號: 201910366796.5
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110223240A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 唐佳林;金鵬;蘇秉華;張文博;孫魯;劉天舒
• 申請（專利權）人: 北京理工大學珠海學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了基于顏色衰減先驗的圖像去霧方法、系統及存儲介質，方法包括：通過預設的場景深度模型對輸入圖像進行第一處理，生成場景深度圖；對場景深度圖進行導向濾波處理；采用二叉樹搜索算法對輸入圖像進行第二處理，得到大氣光值；根據導向濾波處理后的場景深度圖和大氣光值對輸入圖像進行去霧處理，得到去霧圖像。本發明通過導向濾波處理，解決了現有技術中采用顏色衰減先驗法進行圖像去霧后會產生近景區域模糊和細節丟失的問題，提高了去霧效果；另外，本發明還使用二叉樹搜索算法代替了傳統的逐點尋找大氣光值的方法，適用于各種光照情景下的圖像，加快了速度且增大了適用范圍，可廣泛應用于圖像處理技術領域。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其是基于顏色衰減先驗的圖像去霧方法、系統及存儲介質。

背景技術

術語解釋：

飽和度：是指顏色的鮮艷程度，顏色越鮮艷，飽和度越高。

顏色衰減：是指圖像中的某一個像素點的飽和度隨著霧的出現而產生衰減的現象。

場景深度圖：是指由霧圖恢復過來的深度圖。

大氣光：是指大氣散射光，光線在通過有塵土的空氣或膠質溶液等媒質時，部分光線會向多個方面改變方向的現象。

光暈效應(halo效應)：是指圖像經過處理后出現像太陽的光暈一樣的效果。

透射率：是指大氣光可以穿過大氣媒介照到物體表面的能力。在有霧圖中，濃霧區域的透射率比較低，在霧稀少的地方，透射率比較高。

隨著中國各地城市化和工業化，在一些區域已經出現了霧霾天氣。在室外采集到的圖像通常被大氣中的混濁介質，例如顆粒、水滴等所干擾，圖像采集設備(如攝像機)從場景點接收到的圖片會因為霧氣對大氣的吸收和散射而失去一些飽和度和顏色保真度，嚴重影響了戶外圖像采集系統的正常工作。

現有技術中有以下幾種對圖像進行去霧處理的方法：

1、顏色衰減先驗法：對于戶外有霧圖像來說，任意區域霧的濃度與該區域像素點的亮度和飽和度之差成正相關。由于霧的濃度隨著場景深度的變大而變濃，因此場景深度的變化與像素點的亮度和飽和度之差成正相關，由此建立場景深度模型，從而求得透射率，并用導向濾波進行細化透射率，然后估計大氣光值，最后由透射率和大氣光便可恢復無霧圖。

2、改進的顏色衰減先驗法：使用新的場景深度模型和新的大氣光值的估計方法，使用監督學習的方法確定場景深度模型的參數，最后恢復無霧圖。

3、暗通道先驗法：由于一幅無霧圖像的三個顏色通道(RGB紅綠藍)中的某一個通道的值是近似等于0的，相對于無霧圖像，有霧圖像中原本亮度值非常低的像素變高。利用這個先驗信息和退化物理模型得到復原圖像。

4、Retinex算法：該算法是一種基于Retinex色彩理論的圖像增強方法。該理論的基本思想是人眼視覺可以不受光照變化的影響感知顏色信息，即顏色不變模型。該算法也將像素灰度值分為輻射照度和反射率兩個部分，利用顏色不變模型估計出照度分量和反射分量，從而實現去霧的效果。

5、小波變換算法：該算法的基本思想是利用小波變換將圖像變換到頻域進行處理。小波變換是在傅里葉變換的基礎上發展來的，它是一種空域和頻域之間變換的方式。通過小波變換，圖像可以被分為高頻部分和低頻部分，即圖像的細節部分和結構部分。通過對高頻部分即細節部分進行增強處理，從而達到去霧的效果。

以上現有的去霧處理方法具有以下缺點：

1、顏色衰減先驗法會出現近景過度去霧導致細節丟失或者模糊，遠景去霧效果不明顯；

2、改進的顏色衰減先驗法同樣會出現近景區域模糊；

3、暗通道先驗法在高亮度區域(如天空等)會出現光暈效應，使用軟摳圖算法細化透射率時計算速度慢；