[0058]式中，hu(k)為塊(i，j)像素 k的直方圖；
[0059]④計(jì)算裁剪閾值，裁剪直方圖以限制放大幅度;閾值α計(jì)算如下：
[0061 ] Φ為裁剪因子，lmax為允許的最大斜率;這不僅限制了⑶F的斜率，同時(shí)也限制了變 換函數(shù)的斜率;剪裁超過閾值的直方圖，將直方圖被裁剪掉的部分均勻地分布到直方圖的 其他部分，重分布的過程中，需重復(fù)對直方圖裁剪和重分布的過程，直到不再超過閾值為 止；
[0062]⑤用變換函數(shù)計(jì)算重新分布的直方圖像素值;上述分割的多個(gè)不同區(qū)域?qū)?yīng)于不 同的變換函數(shù);對于塊的非中心區(qū)域，采用雙線性插值來計(jì)算;對于內(nèi)部區(qū)域來說，對于象 限1中，中心像素為（i，j)的塊區(qū)域來說，該區(qū)域某點(diǎn)P值可以通過該點(diǎn)分別與以（1，」）、（卜 1，」）、（1，」-1)、（卜1，」-1)為中心區(qū)域的水平、垂直距離來確定;？的像素值可按下式計(jì)算：
[0064] h，v，b，c為制定距離;f^( ·)為累積分布函數(shù);其他三個(gè)象限算法與象限1 一項(xiàng)； 邊界區(qū)域的象限1、3的鄰域與內(nèi)部區(qū)域類似;對于象限2、4,新的像素值按下式計(jì)算：
[0066] 對于角區(qū)域來說，不同象限算法不同，于是有：
[0067] p7 =fi,j(p) (24)
[0068] 經(jīng)過上述方法處理后，沙塵圖像復(fù)原效果較好，增強(qiáng)了對比度，同時(shí)亮度不會過增 強(qiáng)。
[0069]該系統(tǒng)包括多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、微處理器、視頻處理單元、HDMI輸出端塊以及8路DVI端 塊、8路HDMI端塊、8路BNC端塊；
[0070] 8路DVI端塊和8路HDMI端塊插接在多路轉(zhuǎn)換開關(guān)上，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)插接在微處理 器上，視頻處理單元插接在微處理器上，HDMI輸出端塊插接在視頻處理單元上，8路BNC端塊 插接在編碼塊上，編碼塊插接在多路轉(zhuǎn)換開關(guān)上。
[0071 ]該系統(tǒng)還包括串口插接塊、網(wǎng)口插接塊和通道選擇塊，串口插接塊、網(wǎng)口插接塊和 通道選擇塊，插接在微處理器上。
[0072]優(yōu)點(diǎn)效果:本發(fā)明提供一種極端天氣條件下低質(zhì)圖像增強(qiáng)方法，本文在此前學(xué)者 提出的算法基礎(chǔ)上，提出一種能靈活處理多種極端天氣條件下降質(zhì)圖像的增強(qiáng)算法。針對 輸入的單幅降質(zhì)圖像，設(shè)計(jì)一種圖像分類器。通過設(shè)定偏色因子，判斷圖像是否為降質(zhì)圖 像，若是降質(zhì)圖像，根據(jù)色度分量值自適應(yīng)的對霧霾、雨雪和沙塵圖像分別采取不同的算 法。若是霧霾、雨雪圖像，則采用改進(jìn)的暗原色先驗(yàn)算法處理圖像，因?yàn)橛暄﹫D像表現(xiàn)為雨 滴或雪花對背景像素的遮擋，所以可用去霧霾的方法實(shí)現(xiàn)雨雪圖像的增強(qiáng)處理;若是沙塵 圖像，則采用伽馬校正的限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡化算法。其很好的解決了以往所存 在的問題，其效果較以往的技術(shù)有很大的提升，利于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】：
[0073]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0074]圖2為直方圖的裁剪、重分布圖；
[0075]圖3為內(nèi)部區(qū)域的鄰域結(jié)構(gòu)圖；
[0076] 圖4為多路極端天氣下低質(zhì)圖像增強(qiáng)系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】 [0077] :下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：如圖1所示，本發(fā)明提供 一種極端天氣條件下低質(zhì)圖像增強(qiáng)方法，
[0078] 暗原色先驗(yàn)算法實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)：
[0079] 在計(jì)算機(jī)視覺中，以下模型廣泛用于描述霧霾圖像的形成過程：
[0080] I(x)=J(x)t(x)+A(l-t(x)) (1)
[0081] 其中，I(x)表示反射的光線經(jīng)過衰減后到達(dá)成像設(shè)備的光線強(qiáng)度，即觀察到的帶 霧霾圖像，t(x)表示介質(zhì)透射率，反映了光線穿透霾的能力，其值越大，表明穿透霧霾到達(dá) 觀測點(diǎn)的光線越多，J(x)表示要復(fù)原的清晰圖像，A為大氣光，通常設(shè)為全局常量。去霧霾的 目的就是從I中恢復(fù)J。
[0082]由方程(1)可以得到：
[0084] I(x)為已知的帶霧圖像，而J(x)，t(x)，A都未知，因此直接通過方程（1)來求解得 到J是比較困難的。
[0085] 暗原色先驗(yàn)是He通過對大量戶外無霧圖像的觀察統(tǒng)計(jì)得出的，即在絕大多數(shù)非天 空的局部區(qū)域里，某一些像素總會有至少一個(gè)顏色通道具有很低的值接近于0。對于一幅圖 像J，用公式表示為：
[0087] J。為J的某一顏色通道，c為R，G，B三通道某一通道，Ω (X)為以X為中心的局部區(qū) 域，Jdal：kSj的暗原色。將(3)式代入（1)中，并假設(shè)某一局部區(qū)域內(nèi)的透射率是恒定的，假定 大氣光A是給定的，簡單估算出透射率：
[0089]因?yàn)榭臻g透視現(xiàn)象的存在，如果將霧徹底地移除，會使圖像看起來不真實(shí)，同時(shí)會 丟失深度感，于是引進(jìn)一個(gè)霧氣保留因子w = 0.95,保留一部分覆蓋遙遠(yuǎn)景物的霧。
[0091 ]最終得到去霧后的恢復(fù)圖像J:
[0093] 式中，大氣光A的估計(jì)方法為:選取暗原色中亮度最大的0.1 %的像素，并在以上像 素中選取強(qiáng)度最大像素點(diǎn)的值作為A的值。當(dāng)t(x)接近0的時(shí)候，J(x)t(x)也會接近0,這會 使得到的圖像包含噪聲，因此設(shè)定一個(gè)下限值，to = 0.1。
[0094] 本申請的具體方法如下：
[0095] 對于輸入的單幅圖像，首先將圖像轉(zhuǎn)換到CIE-Lab顏色空間，設(shè)定一個(gè)偏色因子D， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若D<1.4,則圖像為清晰圖像，無須進(jìn)行處理，若D>1.4,則是降質(zhì)圖像，根據(jù)色 度分量值區(qū)分圖像是沙塵圖像還是霧霾、雨雪圖像。若是霧霾、雨雪圖像，則采用改進(jìn)的暗 原色先驗(yàn)算法處理圖像;若是沙塵圖像，則采用伽馬校正的限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡 化算法。本文的算法流程如圖1所示。
[0096]圖像分類器的設(shè)計(jì)
[0097] RGB顏色空間表示的兩種顏色間的差異無法反映人類視覺感受，而CIE-Lab顏色空 間計(jì)算出的顏色差異與人類實(shí)際感知差別基本一致，因此本文在CIE-Lab顏色空間下檢測 圖像偏色與否。
[0098]研究發(fā)現(xiàn)，在圖像的ab色度坐標(biāo)平面的直方圖中，若色度分布呈現(xiàn)為集中的單峰 值，或分布較為集中且色度均值較大時(shí)一般存在色偏;分布呈現(xiàn)明顯的分散的多峰值時(shí)，認(rèn) 為沒有色偏。本文引入偏色因子D來計(jì)算圖像的色偏程度。在Lab空間下，引入等效圓的概 念，采用圖像平均色度K與色度中心距Z的比值D作為偏色因子。
[0103] 其中，M、N為圖像的長和寬，在ab色度平面，等效圓中心坐標(biāo)為(ka，kb)，半徑為Z。圓 心到ab色度平面中心軸原點(diǎn)(a = 0，b = 0)的距離為K。根據(jù)等效圓在ab色度平面的具體位置 來判斷圖像整體偏色與否。經(jīng)驗(yàn)取值DS 1.4時(shí)，則認(rèn)為圖像沒有偏色，是清晰圖像，無需處 理。否則，則是偏色圖像。在Lab模型中，a的正數(shù)表示紅色，負(fù)端表示綠色；b的正數(shù)表示黃 色，負(fù)端表示藍(lán)色。k b表示ab色度平面上的b分量，用于判斷圖像是否偏黃或偏藍(lán)。當(dāng)kb大于0 時(shí)，圖像偏黃，認(rèn)為是沙塵圖像，采用伽馬校正的限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡化算法;k b 小于〇時(shí)，輸入圖像為霧霾、雨雪圖像，采用改進(jìn)的暗原色先驗(yàn)算法。
[0104] 霧霾圖像增強(qiáng)算法：
[0105] He的暗原色先驗(yàn)去霧霾算法是建立在暗原色假設(shè)之上，當(dāng)景物在本質(zhì)上同空氣層 接近并且沒有陰影覆蓋其上時(shí)，暗原色理論就無效。對此，本節(jié)針對暗原色先驗(yàn)失效的區(qū) 域，通過改善透射率及大氣光A的獲取方式修正該算法。
[0106] 對于霧霾圖像，在天空等不滿足暗原色先驗(yàn)的明亮區(qū)域，實(shí)際的透射率要比用He 方法估計(jì)得到的透射率大得多，透射率的過小估計(jì)使得天空等明亮區(qū)域色彩恢復(fù)錯(cuò)誤，導(dǎo) 致恢復(fù)的J(x)偏小，使得景物邊緣出現(xiàn)黑斑效應(yīng)。在對大氣光A的估計(jì)中，He的算法是選取 亮度最大的0.1 %的像素中的最大值作為大氣光A的強(qiáng)度，然而如果取一個(gè)點(diǎn)，則各通道的A 值很有可能全部接近255,這樣會造成處理后的圖像偏色，出現(xiàn)大量色斑。結(jié)合以上考慮，本 文改進(jìn)了透射率及大氣光A的算法。
[0107] 明亮區(qū)域透射率的估計(jì)：
[0108] 由于天空、水面、白色的物體、雨雪等大面積明亮區(qū)域存在時(shí)，暗原色統(tǒng)計(jì)先驗(yàn)規(guī) 律是不成立的，則式（5)估計(jì)的透射率是不準(zhǔn)確的，會導(dǎo)致天空等部分出現(xiàn)明顯的色彩失 真。本文首先設(shè)定一個(gè)閾值S，判定圖像中的明亮區(qū)域，當(dāng)大氣光值與暗通道差值小于S時(shí)， 即判定為明亮區(qū)域，否則，使用He方法計(jì)算。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，S = 45。對于|Ae-I(x)| SS的區(qū) 域，判定為明亮區(qū)域，重新計(jì)算透射率。
[0109] 明亮區(qū)域的圖像不再滿足暗原色先驗(yàn)規(guī)律，透射率表達(dá)式為：
[cm]本文采用逐像素的方式來估計(jì)明亮區(qū)域的透射率。首先計(jì)算出透射率的表達(dá)式如 式（11)，然后我們求取圖像的最小通道值，該最小通道值包含了豐富的細(xì)節(jié)和邊界信息。綜 上我們得到透射率表達(dá)式為：