一種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法。具體步驟如下：將有霧的原始圖像讀入；將估計大氣光顏色為某一定值；假設圖像局部區(qū)域的反照率為常向量,以及物體表面色度與介質(zhì)傳播具有局部統(tǒng)計不相關性，利用獨立成分分析來估計常向量反照率，由此得出透射率和場景深度；對透射率進行歸一化處理；最后根據(jù)透射率和大氣光顏色參數(shù)帶入物理模型，輸出去霧后的清晰圖像。該方法通過透射率歸一化的方法，可改善霧后圖像部分失真嚴重問題，得到對比度良好的還原圖像。
【專利說明】一種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理【技術領域】，具體涉及一種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法。

【背景技術】
[0002]霧天環(huán)境下攝像機拍攝的圖像對比度和分辨率明顯下降，使霧天環(huán)境下觀測的場景圖像渾濁，不利于人眼的觀察。同時隨著經(jīng)濟的發(fā)展，視頻監(jiān)控、目標識別等領域對圖像的依賴性越來越大，因此圖像去霧十分必要。
[0003]霧是當空氣分子的相對濕度達到飽和時，一些空氣分子被濃縮成小水滴是產(chǎn)生的，這些大氣中的氣體溶膠粒子會對成像光線有散射作用。散射造成的光線損失會使“透射光”強度衰減，從而造成圖像的對比度下降。而氣溶膠粒子的不均勻性會使圖像變得模糊不清。同時，氣溶膠粒子對光線的散射部分也會因為多次散射的作用，和原有的前向散射部分疊加在一起成像，從而產(chǎn)生一定的模糊。上述各種作用的總和，造成最后霧天圖像會產(chǎn)生嚴重的退化，模糊不清，對比度偏低，景物的細節(jié)特征被掩蓋，色彩不飽和和失真。
[0004]目前，提高霧天圖像清晰度的方法主要有兩類:非模型法和基于模型的算法。非模型霧天圖像去霧算法不考慮圖像降質(zhì)產(chǎn)生的具體因素，而是僅從圖像增強的角度來處理圖像，以達到提高圖像質(zhì)量的目的，簡單說就是增強圖像的整體對比度。常用方法有直方圖均衡、同態(tài)濾波和Retinex算法等，這種方法適用范圍廣泛，能有比較有效地提高圖像的對比度，并突出圖像的紋理細節(jié)，但可能會造成突出部分的信息損失，使處理后的圖像存在失真?；陟F模型的去霧方法是對霧圖像進行一次雨成像相反的逆過程來恢復無霧圖像。香港中文大學的何凱明等基于暗原色先驗提出了一種去霧算法(參考論文《Single ImageHaze Removal Using Dark Channel Pr1r))),該算法效果突出，但算法復雜度很大，限制了其在工程上的廣泛應用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術所存在的技術問題；提供了一種不僅能夠有很好的圖像去霧效果，而且能夠解決現(xiàn)有技術的算法存在的計算過程復雜耗時難以應用到實際場合的問題的基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法。
[0006]本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
[0007]—種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]步驟1:讀入原始有霧圖像I (X)；
[0009]步驟2:圖像去霧所基于的霧天成像模型I (X) , X表示圖像上點的坐標，I (X)表示觀察到的圖像，t(x)是一個標量表示光線的透射率，A表示大氣光的顏色，J(X)表示要恢復的真實圖像；
[0010]I(X) = J(X) t (x)R+(1-t (X)) A 式一
[0011]將R沿兩個方向分解，分別是A方向和垂直于A方向；將沿A方向分解后的剩余向量用R’表示:

【權利要求】
1.一種基于霧天成像模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:讀入原始有霧圖像I(X)； 步驟2:圖像去霧所基于的霧天成像模型I (X)，X表示圖像上點的坐標，I (x)表示觀察到的圖像，t(x)是一個標量表示光線的透射率，A表示大氣光的顏色，J(X)表示要恢復的真實圖像；
I(x) = J(x) t (x)R+(1-t (X)) A 式一 將R沿兩個方向分解，分別是A方向和垂直于A方向；將沿A方向分解后的剩余向量用R’表示:
其中，
; R是一個二維的RGB向量,表不表面反射系數(shù)，R’表不R沿A方向分解的分量；1(χ)是一個標量，表示從物體表面反射光的多少，I’ (χ)表示1(χ)沿A方向分解的分量； 其中，透射率t(x)基于以下公式:
其中，η基于以下公式:
其中
)和Ci2 (IE., h)分別表示Ia與h和Ικ，與h的協(xié)方差；

步驟3:基于式四和式三得到透射率too值，并對too進行歸一化處理:
并基于調(diào)整后的透射率t’和式一，根據(jù)公式得出最終的J(X):
【文檔編號】G06T5/00GK104200435SQ201410436143
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】劉恩雨, 謝建磊, 朱海涅, 肖進勝 申請人:武漢大學