專利名稱：基于自適應(yīng)容差的視頻圖像去霧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻圖像處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在霧天環(huán)境下，由于場景的能見度低，所拍攝的視頻圖像會出現(xiàn)模糊不清，對比度低，顏色偏移等現(xiàn)象，這極大地影響了戶外視頻系統(tǒng)的正常工作，因此很有必要對視頻圖像進行去霧處理，以獲得清晰準(zhǔn)確的圖像。目前，圖像去霧已成為計算機視覺領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容，而自動性和實時性是視頻圖像去霧研究所關(guān)注的重點。
去霧方法可以被劃分成兩大類圖像增強和圖像復(fù)原。圖像增強是通過改變明亮程度和對比度來改善圖像的視覺效果，例如，線性映射，直方圖均衡化和伽馬校正等。該方法在去除隨空間變化的霧時，其作用會受限。圖像復(fù)原通過構(gòu)建有霧圖像的物理模型，并使用輔助的條件或先驗來對場景進行復(fù)原，該方法可以較好地處理隨空間變化的霧，而模型中參數(shù)估計是該類方法的關(guān)鍵點?；趫D像復(fù)原的去霧已成為目前研究的焦點。最近何愷明等人提出了暗原色先驗，并結(jié)合霧天成像模型和軟摳圖，可以得到高質(zhì)量的無霧圖像，也適用于霧很濃的情況，但該去霧方法是基于單一圖像，由于處理速度的限制，使之無法直接應(yīng)用于視頻去霧當(dāng)中，且對含有大面積明亮區(qū)域的圖像會由于透射率估計不準(zhǔn)確造成色彩失真。目前，去霧算法多關(guān)注于單一圖像，有關(guān)視頻去霧的理論卻很少。陳功等人提出了一種可用于視頻的去霧方法，即借助一張晴天和一張霧天場景的參考圖像，計算出場景各點的深度比信息，然后利用深度關(guān)系復(fù)原有霧視頻圖像，但該方法不能用于場景動態(tài)變換的視頻圖像。孫抗等人提出先通過暗原色先驗來求取單幀圖像的透射圖，并結(jié)合雙邊濾波器來實現(xiàn)對視頻圖像去霧，但這種基于暗原色先驗的方法并沒有考慮對于含有大片明亮區(qū)域的視頻圖像因為透射率估計不準(zhǔn)確而造成的色彩失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于自適應(yīng)容差的視頻圖像去霧方法，以解決對含有大面積明亮區(qū)域的視頻圖像進行去霧時引起的色彩失真問題。該方法先根據(jù)暗原色先驗求取每一幀的透射圖，再通過引導(dǎo)濾波器對其進行快速細化，如果圖像中含有不滿足暗原色先驗的大面積明亮區(qū)域，則采用自適應(yīng)容差對該部分透射圖進行修正，從而避免了復(fù)原過程中因為透射率估計不準(zhǔn)確造成的色彩失真，且本發(fā)明不僅適用于像視頻監(jiān)控這樣的場景基本不變的視頻圖像，也可用于場景動態(tài)變換的視頻圖像。本發(fā)明采取的技術(shù)方案包括以下步驟
1、從原始有霧視頻中讀取單幀圖像/;
2、建立單幀圖像霧天退化模型；
這里采用大氣散射模型來描述霧天圖像的退化過程
l(x) = t(x)*J(x) + (l~t(x))*A(I)其中;C代表圖像中的像I 是所觀測的有霧圖像，J是場景輻射，它也是我們所要復(fù)原的無霧圖像。2是整個大氣光，I是描述沒有被散射的那部分光線的介質(zhì)透射率，該透射率的每個像素有一個標(biāo)量值(0 1)，該值直接代表場景物體的深度信息。去霧的目的是要從1復(fù)原J、2、I。3、利用暗原色先驗估計粗略透射

圖1*(1_)；
暗原色先驗是指絕大多數(shù)的戶外無霧圖像的每個局部區(qū)域都存在某些至少一個顏色通道的強度值很低的像素?；谶@一先驗，對每個顏色通道取最小值操作，即可得到
權(quán)利要求
1.一種基于自適應(yīng)容差的視頻圖像去霧方法，其特征在于包括以下步驟 一、從原始有霧視頻中讀取單幀圖像 二、建立單幀圖像霧天退化模型； 這里采用大氣散射模型來描述霧天圖像的退化過程 /(X) = Z (X)* +(I-I (I))* J(I) 其中Z代表圖像中的像素，/是所觀測的有霧圖像是場景輻射，它也是我們所要復(fù)原的無霧圖像；A是整個大氣光，I是描述沒有被散射的那部分光線的介質(zhì)透射率，該透射率的每個像素有一個標(biāo)量值(0 I)，該值直接代表場景物體的深度信息；去霧的目的是要從復(fù)原J3^ ； 三、利用暗原色先驗估計粗略透射圖『O); 暗原色先驗是指絕大多數(shù)的戶外無霧圖像的每個局部區(qū)域都存在某些至少一個顏色通道的強度值很低的像素；基于這一先驗，對每個顏色通道取最小值操作，即可得到 t(x) = I- mm(mm ￠^-^)) , f ,-,,(2) 其中r、€、￡>分別代表紅、綠、藍三個顏色通道； I是為了保留一部分覆蓋遙遠景物的霧而引入的一個系數(shù)，且0< S1 ； 四、利用引導(dǎo)濾波器得到細化后的透射圖； 對于單幀圖像，將有霧圖像作為引導(dǎo)圖像，則細化后的透射圖是八勾的一個線性變換，假設(shè)在以像孝T力中心的窗》；中，^是該窗內(nèi)的像素點，則其對應(yīng)的細化了的透射圖SCf)是有霧圖像(引導(dǎo)圖像)m的一個線性變換，Ky) = 4m+h，(3) 其中 =(E T 辦1 Cr1! E- ftF(x))(4) K = t{x)-al^x(5) 這里變量是避免\太大的一個調(diào)節(jié)參數(shù)，;Elf是巧中的的系數(shù)矩陣，L/是一個單位矩陣，F(xiàn)(X)是窗％中的輸入f(y)的平均值，并且片是窗％中/Cf)的平均向量；通過把等式(4)、(5)帶入等式(3)，我們可得到每個窗％對應(yīng)的，當(dāng)每一幀圖像中所有的局部區(qū)域的〖Cf)都得到了，即得到了每一幀細化了的透射圖； 五、判定圖像中是否含有大面積明亮區(qū)域，如果不含有，直接進行步驟七，如果含有，則需要先確定自適應(yīng)容差巧^ ,用于步驟6中對透射圖的修正； 自適應(yīng)容差的確定方法對含有大面積明亮區(qū)域的單幀圖像進行去霧時，在對透射圖進行細化之后，只需快速搜索出該透射圖直方圖擬合出的曲線的左邊第I個極大值點H),并將其橫坐標(biāo)作為容差； 六、求取修正后的透射圖; 將步驟5得到的Umk作為容差代入(6)式，可實現(xiàn)對明亮區(qū)域的透射圖進行修正，即根據(jù)|/-J|在r、&三個顏色通道上的差值得到的三幅修正后的透射圖ZGt),分別用于對I的三個顏色通道進行復(fù)原；
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于自適應(yīng)容差的視頻圖像去霧方法，屬于視頻圖像處理領(lǐng)域。建立單幀圖像霧天退化模型，利用暗原色先驗估計粗略透射圖，利用引導(dǎo)濾波器得到細化后的透射圖，判定圖像中是否含有大面積明亮區(qū)域，求取修正后的透射圖，復(fù)原無霧圖像。本發(fā)明不僅適用于像視頻監(jiān)控這樣的場景基本不變的視頻圖像，也可用于場景動態(tài)變換的視頻圖像。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于戶外監(jiān)控、遙感和智能交通等方面。
文檔編號H04N5/21GK102750674SQ20121012532
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者于莉楠, 樸燕, 王宇 申請人:長春理工大學(xué)