專利名稱：一種快速單幅圖像去霧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域圖像清晰化方法，尤其涉及霧天圖像清晰化方法，具體地說，是涉及一種單幅圖像快速去霧方法。
背景技術(shù)：
在惡劣天氣條件下捕獲圖像，由于大氣中懸浮的大量顆粒(如霧、霾)會對光產(chǎn)生吸收、散射作用，從而導(dǎo)致捕獲的圖像質(zhì)量下降，出現(xiàn)圖像模糊、色彩失真、對比度下降等現(xiàn)象，不僅降低圖像的可視性，更對后續(xù)圖像處理算法(如物體識別、特征提取、圖像分析等) 的進(jìn)行造成困難。目前，計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域國內(nèi)外學(xué)者提出的去霧算法按照信息的利用方式可分為基于多幅圖像(或其他附加信息)和僅基于單幅圖像兩類。有霧圖像中霧的分布和圖像中景物的深度有關(guān)，由于可以從同一景物的多幅圖像中提煉景物的深度信息，因此，很多學(xué)者提出了基于多幅圖像(或其他附加信息)的去霧算法，如利用同一景物在不同偏振濾波器下的多幅圖像進(jìn)行去霧、利用同一景物在不同天氣條件下的多幅圖像去霧、利用附加的景物深度信息進(jìn)行去霧。但由于這類算法要求的輸入信息較多，使得它們的實(shí)用性受到約束，如在一些要求實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)上，很難實(shí)時(shí)獲得所需要的不同天氣條件下的多幅圖像；而在未知環(huán)境中，無法提供景物的附加深度信息。近兩年只利用單幅圖像信息的去霧算法也有較多進(jìn)展。在其中一種去霧算法中， 提出通過增大圖像局部對比度來恢復(fù)無霧圖像，但此種方法容易導(dǎo)致恢復(fù)后的圖像顏色稍顯失真，且在景深不連續(xù)處會產(chǎn)生光暈偽影(halo)。在另一種去霧算法中，基于景物表面色度(surface shading)與介質(zhì)傳播(medium transmission)具有局部統(tǒng)計(jì)不相關(guān)性的假設(shè)，對有霧圖像進(jìn)行去霧，此算法去霧效果明顯，但該算法不能處理灰度圖像。后來，何愷明學(xué)者在對大量無霧圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上， 提出了暗原色先驗(yàn)(dark channel prior)，并利用這一統(tǒng)計(jì)規(guī)律粗估計(jì)介質(zhì)傳播函數(shù)，然后利用圖像摳圖算法對介質(zhì)傳播函數(shù)進(jìn)行修正，進(jìn)而對圖像進(jìn)行去霧，這種算法的去霧效果較顯著。已有的基于單幅圖像的去霧算法目前存在的一個(gè)問題是去霧速度較慢例如，前述通過增大圖像局部對比度來恢復(fù)無霧圖像的算法處理一幅600X400圖像需要5-7分鐘 (雙奔騰4處理器，IGB內(nèi)存)。而在前述后一種去霧算法中，處理512X512大小圖像時(shí)用時(shí)35秒(雙核處理器)。此外，在何愷明學(xué)者提出的去霧算中，處理一幅600X400像素的圖像需要10_20 秒(3. OGHz英特爾奔騰4處理器)。此外，一名為Tarel的學(xué)者在2009年提出了一種速度較快的去霧算法，但是，總體而言，上述所有去霧算法的運(yùn)行速度均有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是需要提供一種快速單幅圖像去霧方法，目的在于提高單幅圖像去霧的運(yùn)算速度，以便其能夠應(yīng)用在一些實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)中，并為后續(xù)處理贏得時(shí)間。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于彩色圖像的單幅圖像去霧方法， 其特征在于，包括以下步驟1)獲取一幅彩色原圖像，根據(jù)所述原圖像的紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色通道的值得出所述原圖像的最低亮度矩陣；幻對所述最低亮度矩陣進(jìn)行中值濾波運(yùn)算， 得出中值濾波矩陣；；3)基于所述最低亮度矩陣和所述中值濾波矩陣得出大氣光值；4)將所述中值濾波矩陣、所述最低亮度矩陣和所述大氣光值分別乘上預(yù)設(shè)比例因子后選取最小值作為大氣耗散函數(shù)；5)基于所述原圖像、所述大氣光值和所述大氣耗散函數(shù)得出去霧后的圖像。進(jìn)一步，本方法還包括在步驟；3)中，求取所述最低亮度矩陣中所有元素的最大值，記為Amin,求取所述中值濾波矩陣的所有元素的最大值，記為Amed,通過公式A = α Anred+β Amin計(jì)算得出所述大氣光值A(chǔ)，其中α，β為權(quán)重因子，α+β = 1。進(jìn)一步，本方法還包括在步驟4)中，計(jì)算所述中值濾波矩陣的中值Mednred,以 1. 5Medmed作為所述中值濾波矩陣的比例因子，以1作為所述最低亮度矩陣的比例因子，以
0.9作為所述大氣光值的比例因子。進(jìn)一步，本方法還包括在步驟幻中，得出所述去霧后的圖像具體為得出圖像在紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色通道的像素值，計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種用于彩色圖像的單幅圖像去霧方法，其特征在于，包括以下步驟1)獲取一幅彩色原圖像，根據(jù)所述原圖像的紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色通道的值得出所述原圖像的最低亮度矩陣；2)對所述最低亮度矩陣進(jìn)行中值濾波運(yùn)算，得出中值濾波矩陣；3)基于所述最低亮度矩陣和所述中值濾波矩陣得出大氣光值；4)將所述中值濾波矩陣、所述最低亮度矩陣和所述大氣光值分別乘上預(yù)設(shè)比例因子后選取最小值作為大氣耗散函數(shù)；5)基于所述原圖像、所述大氣光值和所述大氣耗散函數(shù)得出去霧后的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于，在步驟3)中，求取所述最低亮度矩陣中所有元素的最大值，記為Amin，求取所述中值濾波矩陣的所有元素的最大值， 記為Anred，通過公式A= α Anred+β Amin計(jì)算得出所述大氣光值A(chǔ)，其中α，β為權(quán)重因子， α +β = 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于，在步驟4)中，計(jì)算所述中值濾波矩陣的中值Medmed,以1. 5Medmed作為所述中值濾波矩陣的比例因子，以1作為所述最低亮度矩陣的比例因子，以0. 9作為所述大氣光值的比例因子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于，在步驟幻中，得出所述去霧后的圖像具體為得出圖像在紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色通道的像素值，計(jì)算公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于，計(jì)算所述中值濾波矩陣的中值Medmed時(shí)，以150為上限進(jìn)行截取。
6.一種用于灰度圖像的單幅圖像去霧方法，其特征在于，包括以下步驟1)獲取一幅灰度原圖像，得出所述原圖像的亮度矩陣；2)對所述亮度矩陣進(jìn)行中值濾波運(yùn)算，得出中值濾波矩陣；3)基于所述亮度矩陣和所述中值濾波矩陣得出大氣光值；4)將所述中值濾波矩陣、所述亮度矩陣和所述大氣光值分別乘上預(yù)設(shè)比例因子后選取最小值作為大氣耗散函數(shù)；5)基于所述原圖像、所述大氣光值和所述大氣耗散函數(shù)得出去霧后的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于，在步驟3)中，求取所述亮度矩陣中所有元素的最大值，記為Α1，求取中值濾波矩陣的所有元素的最大值，記為Amed,通過公式A= α Amed+β A1計(jì)算得出所述大氣光值Α，其中α，β為權(quán)重因子，α+β =1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于，在步驟4)中，計(jì)算所述中值濾波矩陣的中值Medmed,以1. 5Medmed作為所述中值濾波矩陣的比例因子，以1作為所述亮度矩陣的比例因子，以0. 9作為所述大氣光值的比例因子。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于，在步驟幻中，得出所述去霧后的圖像的計(jì)算公式為
10.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的單幅圖像去霧方法，其特征在于，計(jì)算所述中值濾波矩陣的中值Medmed時(shí)，以150為上限進(jìn)行截取。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速單幅彩色圖像去霧方法和一種快速單幅灰度圖像去霧方法，所述彩色圖像去霧方法包括以下步驟獲取一幅原圖像，根據(jù)所述原圖像得出亮度矩陣；對所述最低亮度矩陣進(jìn)行中值濾波運(yùn)算，得出中值濾波矩陣；基于所述最低亮度矩陣和所述中值濾波矩陣得出大氣光值；將所述中值濾波矩陣、所述最低亮度矩陣和所述大氣光值分別乘上預(yù)設(shè)比例因子后選取最小值作為大氣耗散函數(shù)；基于所述原圖像、所述大氣光值和所述大氣耗散函數(shù)得出去霧后的圖像?；叶葓D像去霧方法是彩色圖像去霧方法的特例，本發(fā)明提供的去霧方法，能夠提高單幅圖像去霧的運(yùn)算速度，以便其能夠應(yīng)用在一些實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)中，并為后續(xù)處理贏得時(shí)間。
文檔編號G06T5/00GK102289791SQ201110178150
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者劉倩, 劉寶生, 周東華, 陳茂銀 申請人:清華大學(xué)