[發明專利]基于圖像HSV透射率加權校正的機載圖像去霧方法

有效

• 申請號: 201911051491.1
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110827218B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 王健;秦春霞;楊珂;魏江;王建軍;劉宏娟
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;西安愛生技術集團公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于圖像HSV透射率加權校正的機載圖像去霧方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、建立大氣散射物理模型；

獲取原始機載含霧圖像I(x)，對所述原始機載含霧圖像建立大氣散射物理模型：

I(x)＝t(x)J(x)+A(1-t(x))???????????????????(1)

式中，x表示機載圖像像素點的位置，I(x)指機載含霧圖像，J(x)指機載進行去霧處理后的圖像，A指大氣光值，t(x)指透射率，t(x)J(x)指直接衰減項，A(1-t(x))指大氣光強度；

步驟二、建立暗原色先驗模型；

若給暗通道一個數學定義，從已知大氣光強度A和透射率t(x)，對于任意的機載含霧圖像J(x)，機載去霧圖像暗通道用式(2)表示：

圖像中的像素點及其RGB三通道內會存在很低的亮度值，并且接近0，這些點稱為圖像暗通道；

式中，Ω(x)表示以x為中心的一塊方形區域，I^c表示含霧圖像的一個顏色通道；

在估計大氣光值A時，根據暗原色信息估計大氣光值；首先尋找暗原色圖像中亮度前1％的像素點，再把這些像素點對應到有霧圖像，尋找出亮度最大值作為大氣光值A；

步驟三、估計大氣光值；

在估計出大氣光值A后，對大氣散射物理模型式(1)進行變換得：

假設透射率是一個常數，記為t(x)，對上式(4)兩邊進行兩次最小值操作，得到：

結合大氣模型和暗通道先驗理論，得到透射率粗步估計值為：

其中，I_c表示含霧圖像的一個顏色通道，A_c表示含霧圖像一個顏色通道的全局大氣光照強度；考慮到機載圖像會存在一些顆粒感，會使在去霧后表現為圖像不真實，圖像深度感會丟失；因此引入一個常量ω(0＜ω＜1)，得到修正的透射率如下：

在采用暗通道先驗算法對透射率進行估計時，式(7)中的大氣光A_c取RGB通道的大氣光均值，即A＝mean(A_c)，c∈{r,g,b}；

步驟四、根據圖像HSV模型計算加權透射率；

首先，計算機載圖像色調、飽和度和明度各分量的平均值分別為：

式中，Sum(H)，Sum(S)和Sum(V)分別為圖像中所有像素點色調分量H、飽和度分量S、明度分量V的總和，N₁、N₂、N₃分別為分量值不為0的像素點數量，Ave_H，Ave_S和Ave_V分別為圖像中各個分量的平均值；根據實驗數據分析，結合機載圖像去霧處理要求，采用如下含霧等級設定；

含霧圖像等級1：

(Ave_H＜100)(Ave_S＜0.07)(Ave_V＜0.5)????????????(11)

含霧圖像等級2：

(Ave_H＜125)(Ave_S＜0.2)(Ave_V＜0.48)????????????(12)

其次，根據HSV分量得到的含霧圖像等級對透射率進行調整，規定在的區域含霧圖像等級為1的區域需要對透視率進行放大，而在含霧圖像等級為2的區域需要對透視率透射率保持不變，重新定義透射率為：

式中，I(x)為含霧降質圖像，A為大氣光值，閾值M定義為含霧圖像中對比度大于圖像HSV分量對比度閾值S的像素值個數p占總像素點個數n相比，即：M＝p/n；

步驟五、根據大氣光值和透射率計算去霧后的圖像；

在對透射率重新進行調整后，根據公式計算出有霧圖像去霧后的圖像J(x)，其中，A為大氣光值，t(x)為有霧圖像進行修正后的的折射率，I(x)為所述機載有霧圖像。