出的環(huán)境光遮罩進行精細(xì)化得到r托)。
[0256] 或者包括Voffset估計單元310,用于利用如下公式求得偏移量Voffset:
[0257] =巧畑樹-只-"(對]飄=[i>(制*巧樹)-取巧樹U
[0258] 利用不同尺度組合濾波的方法，將原始圖像多通道加權(quán)亮度圖I(X)與大、中、小S 尺度的高斯模糊核分別進行卷積操作，并做加權(quán)平均獲得初始環(huán)境光遮罩癌。(句，:然后將I (X)與小尺度高斯模糊核相卷積，結(jié)果記為7?,,.4種，并將對與巧幻作差并取全局最 大值，得到偏移量Vnffset ;環(huán)境光遮罩估計單元312，連接至Vnffset估計單元310，用于讓初始 環(huán)境光遮罩(對和偏移量Voffset作差并取全局最大值估算出環(huán)境光遮罩^節(jié)叫，計算公式 如下：
[0259] f>(A-)=完 u.,.[/(.r) * C W] - K,"、"二 W - Z-=I
[0260] 精細(xì)化單元314,連接至環(huán)境光遮罩估計單元312,用于使用雙邊濾波器或者引導(dǎo) 濾波器對估計出的環(huán)境光遮罩戶(句進行精細(xì)化得到。
[0261] 或者包括暗通道單元316,用于按W下公式獲取原始圖像的暗通道圖像，并估算出 環(huán)境光遮罩戶(對，求出原始圖像R、G、B=通道最小通道值，再在各個局部區(qū)域內(nèi)對最小通道 值做最小值濾波，將濾波結(jié)果作為環(huán)境光遮罩f'U)的估計值，即按W下公式完成估計：
[0%2] min (mm(r(j/'銳=味Y) min (巧(句.:..戶(均)'+巧對 s'0 + F(句' =#(句.： vsD(..x) C .化位林).
[0263] 其中C為R、G、BS個顏色通道，Q (X)為大小為aXa的局部區(qū)域，a為局部區(qū)域長度， 常用取值一般為7~11，但不限于此。
[0264] 精細(xì)化單元318,連接至暗通道單元316,使用雙邊濾波器或者引導(dǎo)濾波器對估計 出的環(huán)境光遮罩戶(對進行精細(xì)化得到戶(詩。
[0265] 該優(yōu)選實施例提供的一種基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧裝置中，優(yōu)選地，反射 率P(X)估算模塊還可W進一步包括:反射率P(X)估算單元42,用于利用環(huán)境光圖&(A-)和環(huán) 境光遮罩^^(句估算出場景目標(biāo)反射率0^)，使用如下公式進行計算
[0267]其中k為一個補償系數(shù)，常用取值一般在0.8~1.0,但不限于此。
[0268]該優(yōu)選實施例提供的一種基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧裝置中，優(yōu)選地，去霧 處理執(zhí)行模塊還可W進一步包括:去霧處理單元52,用于將場景目標(biāo)反射率P(X)乘上均勻 照度Auni,逐通道地執(zhí)行去霧操作還原出去霧圖像，計算公式如下：
[0270]或者使用如下公式執(zhí)行去霧操作
[0272] 其中I(X)表示原始圖像多通道加權(quán)亮度圖，Ires(X)為執(zhí)行去霧操作后得到的亮度 信息，后/(.V)、為上述估計所得到的估計值，其中Auni為均勻照度常量，取值為此時亮度 位深度所能表示的最大數(shù)字的0.8~1.0倍，本實施例中取值為200~255,但不限于此。
[0273] 根據(jù)需求，也可W利用如下公式進行結(jié)果調(diào)整：
[0274] I res (X) = Ires (X ) it !offset
[0275] !offset為亮度偏移量，取值為此時亮度位深度所能表示的最大數(shù)字的0~0.08倍， 本實施例中取值為0~20,但不限于此;I^res(X)為結(jié)果調(diào)整后的清晰圖像。
[0276] 可W利用圖像的多通道信息，逐個通道地執(zhí)行去霧操作，最終整合所有通道信息 得到去霧后的清晰圖像。
[0277] 使用R、G、B =通道模式時，分別對R、G、B =個通道使用去霧公式，還原出每個通道 的去霧圖像，最終將=個通道的去霧圖像整合成去霧后的清晰圖像。
[0278] 或者使用L、a、b=通道模式時，對L通道的明度信息使用去霧公式進行操作，而a、b 運兩個色彩通道信息保持不變，最后整合L、a、b=通道信息完成去霧操作。
[0279] 或者使用Y、U、V=通道模式時，對Y通道的亮度信息使用去霧公式，而對U、V等兩個 色度通道進行操作時，分別乘W色度分量放大因子，而色度分量放大因子的大小由估算出 來的環(huán)境光遮罩來決定，最后整合Y、U、V通道信息完成去霧操作。
[0280] 或者使用H、S、I =通道模式時，對I通道進行操作時，對I通道的亮度信息使用去霧 公式，H通道的色調(diào)信息保持不變，而對S通道的飽和度信息根據(jù)飽和度校正公式進行校正； 最后整合H、S、I通道信息完成去霧操作。
[0281] 但不限于使用運幾種模式進行處理。
[0282] 校正公式如下：
[0284] Si(X)、S2(x)分別為原始圖像和去霧圖像的飽和度，〇1、〇2分別為原始圖像和去霧 圖像亮度分量對數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，ai、a2分別為原始圖像和去霧圖像亮度分量對數(shù)的均值。
[0285] 最后應(yīng)說明的是：W上實施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，包括： (1) 利用原始圖像的各通道信息，求得原始圖像多通道加權(quán)亮度圖IU); (2) 利用原始圖像多通道加權(quán)亮度圖I(x)估算出隨位置變化的環(huán)境光圖臺(Λ-);利用原 始圖像各通道信息IcXx)或多通道加權(quán)亮度圖I(x)估算出環(huán)境光遮罩#(4; (3) 利用環(huán)境光圖丘/(句和環(huán)境光遮罩估算出場景目標(biāo)反射率P (X); (4) 利用場景目標(biāo)反射率Ρ(Χ)乘W均勻照度Auni常數(shù)得到去霧后的清晰圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，所述原始 圖像多通道加權(quán)亮度圖I(x)的求解方法為:對原始圖像的各通道分別乘W加權(quán)系數(shù)，再求 和得到圖像的多通道加權(quán)亮度圖I(x)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，所述隨位 置變化的環(huán)境光圖的估算方法為： 先對原始圖像多通道加權(quán)亮度圖I(x)進行低通濾波得到初始環(huán)境光圖臺,,,,,Λ.ν)再求取 滿足下式的偏移量Elaffset:4. 權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，所述利用多通 道加權(quán)亮度圖I (X)估算環(huán)境光遮罩f(的的方法為： 利用多個低通濾波器逐一對I(x)進行某種低通濾波或者多個不同低通濾波器的組合 濾波，然后對濾波結(jié)果求取加權(quán)平均W獲得初始環(huán)境光遮罩再求取滿足下式的偏 移量 Voffset:通過W下公式獲得估計值:利用原始圖像各通道信息L(x)估算環(huán)境光遮罩fXx)的方法為： 求出原始圖像R、G、B^通道最小通道值，再在原始圖像的各個局部區(qū)域內(nèi)對最小通道 值做最小值濾波，將濾波結(jié)果作為環(huán)境光遮罩的對的估計值，即按W下公式完成估計：其中C為R、G、BS個顏色通道，Ω (X)為大小為aXa的局部區(qū)域，a為局部區(qū)域長度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，在估算場 景目標(biāo)反射率p(x)之前，使用具有邊緣保持能力的濾波器對估計出的環(huán)境光圖反/(叫、環(huán) 境光遮罩Γ'(Λ-)進行精細(xì)化。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，場景目標(biāo) 反射率p(x)的估計公式為：其中用到了環(huán)境光模型來估算出場景目標(biāo)反射率P(x)，原始圖像多通道加權(quán)亮度圖I (X)和環(huán)境光圖勒(.τ)、環(huán)境光遮罩??(Λ·)、場景目標(biāo)反射率P(x)的關(guān)系如下公式所示：其中t(x)表示場景光受散射衰減后到達(dá)成像設(shè)備的透射率，?(χ) = θ-Μω，0為霧的總 散射系數(shù)，d(x)為景深信息；￡/(、〇是隨畫面位置變化的環(huán)境光圖，其物理意義為場景中太 陽光、各類直接或間接光源相疊加的結(jié)果；戶枯)為環(huán)境光遮罩，其物理意義為環(huán)境光勤(句 經(jīng)霧氣散射在景物像上疊加的一個額外的亮度增量； 或者為其中k為一個補償系數(shù)，取值在0.8~1.0。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，所述去霧 后的清晰圖像為Ires(X)，計算方式為：其中Auni為均勻照度常量，取值為此時亮度位深度所能表示的最大數(shù)字的ο. 8~1. ο倍； 得到去霧后的清晰圖像Ires(x)后，再利用如下公式進行結(jié)果調(diào)整： I res (X )二 Ires (X ) ± loffset; Inffset為亮度偏移量，取值為此時亮度位深度所能表示的最大數(shù)字的0~0.08倍；1/ res (X)為結(jié)果調(diào)整后的清晰圖像。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法，其特征在于，所述去霧 后的清晰圖像的獲得方法為:利用圖像的多通道信息并對含有亮度信息的通道使用去霧公 式Ires(X)=Auni · P(X)和res(X) = Ires(X) ±Inffset，逐個通道進行處理，最后整合所有通道 信息得到去霧后的清晰圖像;其中圖像的多通道信息是指在特定色彩模式下，用于描述圖 像顏色特征的多個色彩信息。 9 . 一種基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧裝置，其特征在于，包括： 用于利用原始圖像的各通道信息，求得原始圖像多通道加權(quán)亮度圖的原始圖像處理模 塊； 用于利用原始圖像多通道加權(quán)亮度圖I(x)估算出隨位置(原始圖像中的坐標(biāo))變化的 環(huán)境光圖&心-)的環(huán)境光估計模塊； 用于利用原始圖像各通道信息Ie(X)或多通道加權(quán)亮度圖IU)估算出環(huán)境光遮罩 的環(huán)境光遮罩估計模塊； 用于利用環(huán)境光圖封(.V)和環(huán)境光遮罩戶林；)估算出場景目標(biāo)反射率P(X)的反射率P(X) 估算模塊； 用于利用場景目標(biāo)反射率P(x)乘W均勻照度Auni常數(shù)得到去霧后的清晰圖像的去霧執(zhí) 行模塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于環(huán)境光模型的單幅圖像去霧方法及裝置，其中具體方法包括：對原始圖像各通道分別乘以加權(quán)系數(shù)，再求和得到圖像的多通道加權(quán)亮度圖I(x)；利用原始圖像多通道加權(quán)亮度圖I(x)估算出隨位置變化的環(huán)境光圖利用原始圖像各通道信息Ic(x)或多通道加權(quán)亮度圖I(x)估算出環(huán)境光遮罩利用環(huán)境光圖和環(huán)境光遮罩估算出場景目標(biāo)反射率ρ(x)；利用場景目標(biāo)反射率ρ(x)乘以均勻照度Auni常數(shù)得到去霧后的清晰圖像。本發(fā)明采用一種基于環(huán)境光的物理模型，估計出環(huán)境光和環(huán)境光遮罩并估算出場景目標(biāo)的反射率，最終逐個通道的恢復(fù)出去霧圖像，解決了經(jīng)典模型的適用場合不夠廣，特別是在夜晚霧天情況和場景目標(biāo)存在額外光源的情況下去霧效果差的問題。
【IPC分類】G06T5/00
【公開號】CN105701783
【申請?zhí)枴緾N201610023592
【發(fā)明人】王維東, 聶濤, 沈翰祺, 黃露
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月14日