[發(fā)明專利]基于極端散射通道的單圖像去霧方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010453074.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN111598814A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高昆;豆?jié)申?yáng);張宇桐;王俊偉;胡梓博;張曉典;張震洲;吳穹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11603
• 代理人: 于淼

本發(fā)明公開了一種基于極端散射通道的單圖像去霧方法，涉及圖像處理領(lǐng)域，去霧方法包括：獲取原始有霧圖像；構(gòu)建霧天成像物理模型；暗通道先驗(yàn)；亮通道先驗(yàn)；將亮通道先驗(yàn)的結(jié)果與暗通道先驗(yàn)的結(jié)果互補(bǔ)成為極端通道，并進(jìn)行極端通道散射分析；估計(jì)透射率；估計(jì)大氣光；根據(jù)極端通道先驗(yàn)給出的透射率、大氣光、霧天成像物理模型計(jì)算得到最終的去霧清晰圖像。本發(fā)明提出極端通道先驗(yàn)這一全新的先驗(yàn)假設(shè)來(lái)估計(jì)透射率和大氣光，可以對(duì)天空或者偏白物體等區(qū)域進(jìn)行正確的去霧，且效果較好，準(zhǔn)確率更高，并且對(duì)于濃霧的去霧效果顯著，不容易造成顏色失真，最終去霧顏色比較自然真實(shí)，清晰度也較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤指一種基于極端散射通道的單圖像去霧方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科技的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了城市交通、視頻監(jiān)控、智能導(dǎo)航、遙感成像、軍事偵察等諸多領(lǐng)域；然而，近年來(lái)，霧霾天氣的頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，造成獲取的圖像對(duì)比度下降、顏色失真、模糊不清，對(duì)人們生產(chǎn)與生活造成極大影響。霧霾是一種常見的自然現(xiàn)象，它是由懸浮在大氣中的大量微小水滴、氣溶膠等顆粒的作用產(chǎn)生的。由于懸浮顆粒對(duì)光線的吸收、散射和折射等作用，導(dǎo)致圖像中目標(biāo)的對(duì)比度降低、飽和度下降和色調(diào)偏移，直接限制和影響了各種戶外視覺(jué)系統(tǒng)效用的發(fā)揮。霧天降質(zhì)圖像的清晰化處理對(duì)提高戶外視覺(jué)系統(tǒng)的可靠性和魯棒性具有重要意義。

針對(duì)圖像去霧，人們提出了各種方法，具體來(lái)說(shuō)可以分為兩類：圖像增強(qiáng)方法和圖像復(fù)原方法。圖像增強(qiáng)處理不考慮退化原因，通過(guò)突出圖像中某些信息，同時(shí)削弱或去除某些不需要的信息，實(shí)現(xiàn)圖像去霧，該類方法以Retinex算法為代表，但不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的去霧。圖像復(fù)原通過(guò)分析霧化圖像降質(zhì)機(jī)理，建立圖像散射模型，充分利用圖像退化的先驗(yàn)知識(shí)或假設(shè)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景復(fù)原。相比而言，利用圖像復(fù)原的方法具有內(nèi)在的優(yōu)越性。圖像去霧的目的是從在霧霾的天氣條件下獲取的降質(zhì)版本中重建高質(zhì)量的圖像。去霧可以主要分為單圖像去霧和多圖像去霧。多圖像去霧包括基于偏振的去霧方法和基于圖像融合的去霧方法。單圖像去霧分為基于圖像增強(qiáng)，基于先驗(yàn)和基于深度學(xué)習(xí)，因而單圖像去霧已成為圖像去霧領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中的去霧方法多數(shù)不能處理濃度較大的霧，且去霧方法容易造成顏色失真。常見的暗通道先驗(yàn)(暗原色先驗(yàn))的去霧方法揭示了圖像的本質(zhì)特征，具有很好的去霧效果，但對(duì)諸如天空、白云等不存在暗原色的偏白區(qū)域，復(fù)原結(jié)果會(huì)出現(xiàn)明顯的顏色失真，去霧效果不理想。

因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的去霧方法多數(shù)不能處理濃度較大的霧，且存在無(wú)法處理天空、偏白物體等區(qū)域去霧，容易造成顏色失真的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于極端散射通道的單圖像去霧方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于極端散射通道的單圖像去霧方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中去霧效果不理想的問(wèn)題。

本發(fā)明提供的基于極端散射通道的單圖像去霧方法，包括：

獲取原始有霧圖像；

構(gòu)建霧天成像物理模型；

暗通道先驗(yàn)，暗通道指原始有霧圖像中至少存在一個(gè)顏色通道的像素值大于0且小于1的像素通道；

亮通道先驗(yàn)，亮通道指原始有霧圖像中至少存在一個(gè)顏色通道的像素值大于0且小于1的像素通道，且所述亮通道的像素值大于所述暗通道的像素值；

將亮通道先驗(yàn)的結(jié)果與暗通道先驗(yàn)的結(jié)果互補(bǔ)成為極端通道，并進(jìn)行極端通道散射分析；

估計(jì)透射率，對(duì)亮通道圖像和暗通道圖像分別計(jì)算透射率，亮通道圖像計(jì)算得到的透射率和暗通道圖像計(jì)算得到的透射率適用的區(qū)域不同，將適用亮通道圖像的區(qū)域的透射率和適用暗通道圖像的區(qū)域的透射率結(jié)合，得到的結(jié)果作為極端通道先驗(yàn)給出的透射率；

估計(jì)大氣光；