一種圖像去霧方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種圖像去霧方法，該方法使用新的透射率估算法代替軟摳圖法，通過(guò)有霧圖像的三原色通道最小分量的增益干預(yù)來(lái)求得透射率，可以在避免光暈和快效應(yīng)的前提下，快速求得近似暗通道圖像強(qiáng)度，從而提高算法的實(shí)時(shí)性，并使用四叉樹(shù)細(xì)分法估算大氣光值，使得大氣光值的精度提高，最后通過(guò)透射率和大氣光值多圖像進(jìn)行去霧處理。本發(fā)明提高了去霧的實(shí)時(shí)性以及去霧圖像的保真度。
【專利說(shuō)明】
-種圖像去霧方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及了一種圖像去霧方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的進(jìn)步，實(shí)際生活中運(yùn)用了越來(lái)越多的視覺(jué) 系統(tǒng)，如:監(jiān)控系統(tǒng)，智能交通系統(tǒng)等，人類生活質(zhì)量和需求逐漸提高，運(yùn)些應(yīng)用系統(tǒng)與人類 生活密切相關(guān)，直接影像著人類生活中。
[0003] 空氣質(zhì)量的降低和能見(jiàn)度的降低對(duì)人們的生活W及工業(yè)的發(fā)展造成了很大的影 響。由于光線被渾濁介質(zhì)吸收和散射，在戶外惡劣天氣下拍攝的圖片，使得光的強(qiáng)度降低， 導(dǎo)致光學(xué)傳感器接收的光強(qiáng)產(chǎn)生改變，最終導(dǎo)致色彩的保真度下降，存在嚴(yán)重的顏色失真 與偏移，W及圖像對(duì)比度的降低，圖像細(xì)節(jié)信息丟失，清晰度不夠，圖片信息的辨識(shí)度大大 降低。此外，大多數(shù)的自動(dòng)系統(tǒng)，它強(qiáng)烈地依賴于輸入圖像的定義，退化的圖像會(huì)導(dǎo)致自動(dòng) 系統(tǒng)不能正常工作，影響和限制了公路視覺(jué)監(jiān)控、智能導(dǎo)航、遙感監(jiān)控等工作。
[0004] 因此，對(duì)有霧圖像的去霧處理具有廣闊的應(yīng)用前景，可應(yīng)用于水下拍攝、航拍、戶 外監(jiān)控甚至是醫(yī)學(xué)圖像等，經(jīng)過(guò)去霧處理的圖像和視頻更具有價(jià)值，有利于許多圖像理解 和計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用(如航空?qǐng)D像），圖像分類，圖像/視頻檢索，遙感和視頻分析和識(shí)別，給人 們的生活帶來(lái)很多的便利。在圖像處理領(lǐng)域中，圖像去霧起步相對(duì)較晚。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者提 出的圖像去霧的方法還不是特別完善，亟待改進(jìn)和提高，尤其是如何提高去霧處理的實(shí)時(shí) 性W及保真性是解決去霧問(wèn)題的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種圖像去霧方法，采 用改進(jìn)的透射率和大氣光值的計(jì)算方法，提高去霧的實(shí)時(shí)性W及去霧圖像的精度。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 一種圖像去霧方法，包括W下步驟：
[000引（1)計(jì)算有霧圖像的透射率：
[0009] t(x,y) = (l-r(x,y))+gp (1)
[0010]式（1)中，t(x，y)為透射率，（x，y)表示像素坐標(biāo)，P是校準(zhǔn)因子，g為增益常數(shù)：
[0011] (2)
[001^ 式(2)中，I門和I d I分別是r和d的像素總數(shù)，對(duì)應(yīng)的r和d:
[0015]式(3)中，Ic表示去霧圖像的顏色通道；
[0016] 式（4)中，
表示W(wǎng)(x，y)為中屯、的方形 區(qū)域，m i η表示取最小值；
[0017] (2)采用四叉樹(shù)細(xì)分法估計(jì)有霧圖像的大氣光值，具體步驟如下：
[0018] (a)將有霧圖像劃分成若干大小相等的矩形子塊；
[0019] (b)計(jì)算每個(gè)矩形子塊的平均像素值，保留平均像素值最大的矩形子塊，并將該矩 形子塊的平均像素值記為最大像素值A(chǔ)max;
[0020] (C)若最大像素值A(chǔ)max比預(yù)設(shè)的像素闊值a小，且最大像素值A(chǔ)max對(duì)應(yīng)的矩形子塊的 大小大于等于預(yù)設(shè)的最小窗口大小，則返回步驟(a),進(jìn)一步劃分矩形子塊，否則進(jìn)入步驟 (d);
[0021] (d)將圖像從RGB空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，且對(duì)應(yīng)于最終保留的矩形子塊，選擇該矩 形子塊亮度分量的最大值作為大氣光值A(chǔ)。；
[0022] (3)根據(jù)步驟(1)得到的透射率和步驟(2)得到的大氣光值，對(duì)圖像進(jìn)行去霧處理：
[0023]
紋
[0024] 式（5)中，J表示去霧處理后的圖像，I為有霧圖像，t日為透射率闊值，max表示取最 大值。
[0025] 進(jìn)一步地，在步驟(1)中，校準(zhǔn)因子P的取值范圍是[0.8，1]。
[00%]進(jìn)一步地，校準(zhǔn)因子P的取值為0.9。
[0027] 進(jìn)一步地，在步驟(3)中，透射率闊值to的取值范圍是[0.05，0.15 ]。
[0028] 進(jìn)一步地，透射率闊值to的取值是0.1。
[0029] 采用上述技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果：
[0030] 本發(fā)明相較于原有的暗通道算法中，使用新的透射率估算法代替軟樞圖法，通過(guò) 有霧圖像的Ξ原色通道最小分量的增益干預(yù)來(lái)求得透射率，可W在避免光暈和快效應(yīng)的前 提下，快速求得近似暗通道圖像強(qiáng)度，從而提高算法的實(shí)時(shí)性，并使用四叉樹(shù)細(xì)分法估算大 氣光值，使得大氣光值的精度提高，從而達(dá)到實(shí)時(shí)性好且保真度高的圖像去霧的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1是本發(fā)明的基本流程圖。
[0032] 圖2是本發(fā)明中計(jì)算大氣光值的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] W下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0034] 如圖1所示，一種圖像去霧方法，包括W下步驟：
[0035] 步驟1、計(jì)算有霧圖像的透射率：
[0036] t(x,y) = (l-r(x,y))+gP (1)
[0037] 式（1)中，t(x，y)為透射率，（x，y)表示像素坐標(biāo)，P是校準(zhǔn)因子，P的取值通常在 [0.8，1]中，本實(shí)施例可^令口 = 0.9，邑為增益常數(shù)：
[00：3 引
(2)
[0039]式(2)中，I Γ|和I dI分別是Γ和d的像素總數(shù)，對(duì)應(yīng)的Γ和d:
[0042] 式(3)中，I。表示去霧圖像的顏色通道；
[0043] 式（4)中：
，Ω (x，y)表示W(wǎng)(x，y)為中屯、的方形 區(qū)域，min表示取最小值。
[0044] 步驟2、采用四叉樹(shù)細(xì)分法估計(jì)有霧圖像的大氣光值，具體步驟如圖2所示：
[0045] (a)將有霧圖像劃分成若干大小相等的矩形子塊；
[0046] (b)計(jì)算每個(gè)矩形子塊的平均像素值，保留平均像素值最大的矩形子塊，并將該矩 形子塊的平均像素值記為最大像素值A(chǔ)max;
[0047] (C)若最大像素值A(chǔ)max比預(yù)設(shè)的像素闊值a小，且最大像素值A(chǔ)max對(duì)應(yīng)的矩形子塊的 大小大于等于預(yù)設(shè)的最小窗口大小，則返回步驟(a),進(jìn)一步劃分矩形子塊，否則進(jìn)入步驟 (d)；
[004引（d)將圖像從RGB空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，且對(duì)應(yīng)于最終保留的矩形子塊，選擇該矩 形子塊亮度分量的最大值作為大氣光值A(chǔ)。。
[0049]步驟3、根據(jù)步驟1得到的透射率和步驟2得到的大氣光值，對(duì)圖像進(jìn)行去霧處理： [00加]
樹(shù)
[0051] 式(5)中，J表示去霧處理后的圖像，I為有霧圖像，max表示取最大值，to為透射率 闊值，to的取值范圍是[0.05,0.15]，本實(shí)施例可W令to = 0.1，用于限制透射率t(x,y)，由于 當(dāng)t(x，y)^0時(shí)，J(x，y)t(x，y)也會(huì)趨近于0,使得去霧圖像包含噪聲，為避免運(yùn)種情況的發(fā) 生，設(shè)置to來(lái)提高去霧圖像的質(zhì)量。
[0052] W上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能W此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種圖像去霧方法，其特征在于，包括W下步驟： (1) 計(jì)算有霧圖像的透射率： t(x,y) = (l-r(x,y))+gp (1) 式(1)中，t(x，y)為透射率，（x，y)表示像素坐標(biāo)，P是校準(zhǔn)因子，g為增益常數(shù)：式(2)中，I r|和I d I分別是r和d的像素總數(shù)，對(duì)應(yīng)的r和d:式(3)中，I。表示輸入圖像的顏色通道； 傑 (4) 式(4)中：〇^，7)表示^^，7)為中屯、的方形區(qū)域， min表示取最小值； (2) 采用四叉樹(shù)細(xì)分法估計(jì)有霧圖像的大氣光值，具體步驟如下： (a) 將有霧圖像劃分成若干大小相等的矩形子塊； (b) 計(jì)算每個(gè)矩形子塊的平均像素值，保留平均像素值最大的矩形子塊，并將該矩形子 塊的平均像素值記為最大像素值A(chǔ)max; (C)若最大像素值A(chǔ)max比預(yù)設(shè)的像素闊值a小，且最大像素值A(chǔ)max對(duì)應(yīng)的矩形子塊的大小 大于等于預(yù)設(shè)的最小窗口大小，則返回步驟(a),進(jìn)一步劃分矩形子塊，否則進(jìn)入步驟(d); (d)將圖像從RGB空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，且對(duì)應(yīng)于最終保留的矩形子塊，選擇該矩形子 塊亮度分量的最大值作為大氣光值A(chǔ)。； (3) 根據(jù)步驟(1)得到的透射率和步驟(2)得到的大氣光值，對(duì)圖像進(jìn)行去霧處理：巧3 式巧）中，J表示去霧處理后的圖像，I為有霧圖像，to為透射率闊值，max表示取最大值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種圖像去霧方法，其特征在于:在步驟（1)中，校準(zhǔn)因子P的取 值范圍是[〇.8，1]。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種圖像去霧方法，其特征在于:校準(zhǔn)因子P的取值為0.9。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種圖像去霧方法，其特征在于:在步驟(3)中，透射率闊值to的 取值范圍是[0.05,0.15]。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種圖像去霧方法，其特征在于:透射率闊值to的取值是0.1。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK105989583SQ201610569218
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年7月19日
【發(fā)明人】李昌利, 平學(xué)偉, 陳琳
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)