[發(fā)明專利]一種基于天空分割的圖像去霧方法及其應用系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911381415.7
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111047540B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 龔昌來;龔曉燕
• 申請（專利權）人: 嘉應學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/194
• 代理公司: 廣州海心聯(lián)合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為;冼俊鵬

本發(fā)明公開了一種基于天空分割的圖像去霧方法，屬于圖像去霧技術領域，主要解決的是現(xiàn)有容差機制方法存在不能自適應、抑制色彩失真效果不理想的技術問題，所述方法為：獲取原始圖像I(x)并計算大氣光強度A；以天空區(qū)域作為目標、非天空區(qū)域作為背景進行分割以統(tǒng)計|I(x)?A|圖像的一維直方圖，將所述一維直方圖的谷點直方圖對應的灰度級作為分割閾值，根據(jù)所述分割閾值計算得到調整透射率；根據(jù)所述調整透射率計算得到復原圖像，并將所述復原圖像進行顯示輸出。本發(fā)明還公開了一種基于天空分割的圖像去霧系統(tǒng)。本發(fā)明可以得到自適應的分割閾值，使天空分割更準確，使消除天空區(qū)域色彩失真效果更佳。

技術領域

本發(fā)明涉及圖像去霧技術領域，更具體地說，它涉及一種基于天空分割的圖像去霧方法及其應用系統(tǒng)。

背景技術

霧天降質圖像的去霧處理是戶外計算機視覺領域中的重要問題,具有廣闊的應用前景。近年來，基于大氣散射模型的圖像去霧技術研究取得了很大進展，許多學者提出了一些基于先驗知識或假設的圖像去霧方法。其中,何凱明等人提出的暗原色先驗去霧方法獲得廣泛應用。暗原色先驗去霧方法原理如下,

霧化圖像的大氣散射模型數(shù)學表達式為：

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))

式中，x表示像素點坐標；I(x)為原始霧化圖像；J(x)是場景的反照率，即清晰圖像；A為大氣光強；t(x)為場景的透射率。去霧目的是從I(x)中求出J(x)。J(x)圖像的暗原色定義為：

式中,J^c表示J的某一個顏色通道，Ω(x)表示以x為中心的一個窗口。暗原色先驗規(guī)律為:如果J是戶外的無霧圖像，除了天空區(qū)域，暗原色J_dark的強度總是很低并且趨近于0。暗原色先驗方法的透射率估算式為：

其中，

式中ω(0＜ω＜1)為調節(jié)因子，使去霧后的圖像顯得更為自然。

對透射率t(x)采用摳圖法或引導濾波得到細化透射率最終復原圖像J(x)，

t₀為的下限。

暗原色先驗方法對于戶外無天空的霧天圖像可以取得非常好的去霧效果，但是，對于天空區(qū)域或大面積白色物體等不符合暗原色先驗規(guī)律，暗原色先驗方法對這些區(qū)域處理后的效果出現(xiàn)非常嚴重的亮度下降和色彩失真。針對暗原色先驗去霧方法的這一缺點，近年來許多學者對其進行改進，主要改進措施是通過天空識別方法將圖像分割為天空與非天空兩部分并分別進行合適的去霧處理，以達到很好的去霧效果，同時消除色彩失真。目前已有的天空分割方法有聚類法、區(qū)域生長法、最大類間方差法(Otus法)等，已有方法大多需設置一些手動參數(shù)或算法復雜度高，難以實現(xiàn)含天空區(qū)域圖像的實時、自適應去霧處理。蔣建國等人提出－種容差機制方法，簡單有效，使復原圖像的視覺效果得到顯著提高，獲得業(yè)內認可。

容差機制方法是：引進一個參數(shù)k，定義為容差，對于|I(x)-A|＞k的區(qū)域，認為是滿足原色先驗的區(qū)域，保持原來的透射率不變。對于|I(x)-A|＜k的區(qū)域，認為是天空區(qū)域，需對透射率進行調整。透射率調整公式為：

式中，k為固定經驗常數(shù)，對于8bit圖像，k＝50；對于歸一化圖像，k＝50/255≈0.196。

容差機制方法的容差k實質上是天空分割的一種閾值,該方法的效果取決于容差k的精確度。容差機制方法存在二個問題：一是容差k為一個固定經驗常數(shù)，不能自適應，實際圖像的最佳容差k各不相同，因此實際應用中需根據(jù)圖像特點進行手動調整容差k；二是對天空區(qū)域透射率調整強度不佳，抑制色彩失真效果不理想。

發(fā)明內容