一種圖像去霧方法及其在fpga上的實(shí)現(xiàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種圖像去霧方法及其在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法，本圖像去霧方法以大氣散射模型和廣義暗通道先驗(yàn)條件為基礎(chǔ)，通過(guò)簡(jiǎn)化的廣義暗通道算法求取輸入圖像I(x)的廣義暗通道Idark(x)，進(jìn)而根據(jù)Idark(x)求取模型中的大氣光照值和透射率，最終獲得去霧圖像J(x)。根據(jù)本方法的去霧效果可以逼近引導(dǎo)濾波算法，但通過(guò)簡(jiǎn)化運(yùn)算大大降低算法復(fù)雜度和運(yùn)算量，從而增強(qiáng)圖像去霧的處理速度和實(shí)時(shí)性。進(jìn)一步，由于本方法是基于像素點(diǎn)的處理，因此，本方法在FPGA上實(shí)現(xiàn)時(shí)，無(wú)需緩存圖像窗口數(shù)據(jù)，且無(wú)需對(duì)輸入視頻幀進(jìn)行濾波處理，可以有效滿足FPGA的流式處理特點(diǎn)。同時(shí)，本方法對(duì)于大氣光照值等參數(shù)的替換處理可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)去霧處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種圖像去霧方法及其在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像處理領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種圖像去霧方法及其在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，大霧天氣產(chǎn)生的原因在于大氣中懸浮著大量水滴、冰晶W及可吸入顆 粒物等，導(dǎo)致能見(jiàn)度降低。在大霧天氣下拍攝圖像時(shí)，待拍攝物體的反射光由于受到大氣中 懸浮物的散射、折射和反射作用，導(dǎo)致捕獲的圖像丟失大量細(xì)節(jié)，出現(xiàn)圖像模糊、色彩失真、 對(duì)比度下降等現(xiàn)象，使得拍攝的圖像質(zhì)量大大降低。因此，圖像去霧對(duì)于國(guó)防、智能交通W 及氣象等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。
[0003] 目前，圖像去霧方法可分為硬去霧和軟去霧兩大類(lèi)。硬去霧方法主要采用透霧鏡 頭或紅外濾波片等硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)光學(xué)去霧，雖然透霧鏡頭去霧效果較好，可W獲得清晰圖 像，但成本相對(duì)較高;濾波片成本較低，但輸出圖像多為黑白圖像，適用范圍小。軟去霧方法 主要通過(guò)相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)透霧功能，根據(jù)算法類(lèi)型的不同又可W分為基于圖像增強(qiáng)的去霧算 法和基于物理模型的去霧算法等?；趫D像增強(qiáng)的去霧算法一般僅通過(guò)提高圖像對(duì)比度來(lái) 實(shí)現(xiàn)去霧目的，受環(huán)境影響較大，效果不穩(wěn)定;而基于物理模型的去霧算法則通過(guò)建模及逆 向處理方法分析圖像退化原因，從根本上尋找去霧方法，不但去霧效果好，且適用性廣泛。 目前，基于物理模型的去霧算法多為在大氣散射模型基礎(chǔ)上，結(jié)合暗通道先驗(yàn)理論來(lái)獲得 去霧圖像，圖像去霧過(guò)程包括計(jì)算大氣散射模型中大氣光照因子和透射率等未知量，其中， 透射率的計(jì)算通常使用引導(dǎo)濾波算法，該方法對(duì)圖像邊緣信息保留效果較好，因而，可W獲 得清晰的透射率圖和效果較好的去霧圖像。
[0004] 但是，引導(dǎo)濾波算法需對(duì)輸入圖像中W某一像素點(diǎn)為中屯、的圖像窗口數(shù)據(jù)進(jìn)行濾 波處理，運(yùn)算量大、處理速度慢，有時(shí)甚至長(zhǎng)達(dá)秒級(jí)的處理速度顯然無(wú)法滿足視頻監(jiān)控、地 形勘測(cè)W及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)去霧需求，尤其是圖像去霧在FPGA(Field- Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程口陣列）平臺(tái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，引導(dǎo)濾波算法的運(yùn)算流程和 處理速度無(wú)法滿足FPGA自身的流式處理特點(diǎn)（即輸入數(shù)據(jù)為視頻流數(shù)據(jù)，在每一行數(shù)據(jù)處 理完成后立即輸出）dFPGA需要首先獲取并緩存待處理的圖像窗口數(shù)據(jù)，再將圖像窗口數(shù)據(jù) 進(jìn)行濾波處理。緩存圖像窗口數(shù)據(jù)不僅需要占用較大的空間資源，而且需要消耗一定的緩 存時(shí)間，加之濾波處理的耗時(shí)也較長(zhǎng)，使得引導(dǎo)濾波算法無(wú)法充分發(fā)揮FPGA對(duì)圖像高速處 理的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種圖像去霧方法及其在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)中圖像 去霧方法處理速度慢、實(shí)時(shí)性差的技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明提供圖像去霧方法，所述圖像去霧方法包括：
[0007] 根據(jù) ldaA(x)=min(Ir(X) ,Ig(X) ,Ib(X))求取輸入圖像 I(X)的廣義暗通道]：daTk(x)， 其中，r為紅色通道，g為綠色通道，b為藍(lán)色通道，X為像素點(diǎn)的灰度值；
[0008] 根據(jù)IdaA(X)求取輸入圖像I(X)的大氣光照值A(chǔ);
[0009] 基于大氣散射模型I(x)=J(x)t(x)+A(l-t(x))和廣義暗通道先驗(yàn)條件Jdatk(X) = 0,求取輸入圖像的透射率t(X)的計(jì)算模型：
其中，J(X)為去霧圖像，Jdatk (X)為去霧圖像的廣義暗通道，根據(jù)Idatk(X)和大氣光照值A(chǔ)，求取輸入圖像的透射率t(X);
[0010] 根據(jù)所述輸入圖像I(X)、大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)求取去霧圖像J(X)。
[OOW 優(yōu)選的，所述根據(jù)IdaA(X)求取輸入圖像I(X)的大氣光照值A(chǔ)包括：
[0012] 預(yù)設(shè)大氣光照限制因子Ao;
[OOU] 根據(jù)公式A=min(max(ldark(x))，A〇)，求取輸入圖像I(X)的大氣光照值A(chǔ)。
[0014] 優(yōu)選的，所述根據(jù)IdaA(X)和A求取輸入圖像的透射率t(x)包括：
[0015] 獲取去霧程度因子O ;
[0016] 根據(jù)計(jì)算模型
，求取輸入圖像的透射率t(x)。
[0017] 優(yōu)選的，所述獲取去霧程度因子《包括：
[0018] 判斷輸入圖像中各像素點(diǎn)G分量的灰度值與預(yù)設(shè)灰度闊值T的大小關(guān)系；
[0019] 獲取滿足灰度值小于灰度闊值T的像素?cái)?shù)num與輸入圖像像素總數(shù)的比例P;
[0020] 根據(jù)比例P的范圍獲取對(duì)應(yīng)的去霧程度因子O。
[0021] 優(yōu)選的，所述根據(jù)比例P的范圍獲取對(duì)應(yīng)的去霧程度因子《包括：
[0022] 建立比例P與去霧程度因子O的對(duì)應(yīng)關(guān)系：
[0023]
[0024] 根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取對(duì)應(yīng)的去霧程度因子O。
[0025] 優(yōu)選的，所述根據(jù)IdaA(X)和A求取輸入圖像的透射率t(x)包括：
[00%] 預(yù)設(shè)透射率限制因子to;
[0027] 根據(jù)計(jì)算模里
求取輸入圖像的透射率t(x)。
[0028] 優(yōu)選的，所述根據(jù)I(X)、A和t(x)求取去霧圖像J(X)包括：
[0029] 對(duì)大氣散射模型I(x)=J(x)t(x)+A(l-t(x))進(jìn)行逆運(yùn)算，獲取去霧圖像J(X)的計(jì) 算模型：
[0030]
[0031 ]根據(jù)輸入圖像I(X)、大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)求取去霧圖像J(X)。
[0032] 本發(fā)明還提供一種圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法，所述方法包括：
[0033] 根據(jù)IdatkQ) =min(k(i)，Ig(i)，Ib(i))求取輸入視頻帖I(i)的廣義暗通道Idatk (i)，其中，r為紅色通道，g為綠色通道，b為藍(lán)色通道，i為輸入視頻的帖數(shù)；
[0034] 根據(jù)IdatkQ)求取輸入視頻帖IQ)的大氣光照值A(chǔ);
[0035] 基于大氣散射模型I(i)=J(i)t(i)+A(l-t(i))和廣義暗通道先驗(yàn)條件JdatkQ) = 0,求取輸入圖像的透射率t(i)的計(jì)算模型：其中，J(i)為去霧視頻帖Jdatk (i )為去霧視頻帖的廣義暗通道；
[0036] 判斷所述帖數(shù)i是否為1 ;
[0037] 若i = l，則根據(jù)大氣光照限制因子Ao和Idatk(I)，求取第一帖的透射率t(l);根據(jù)I (l)、Ao和t(l)，求取去霧圖像J(I);
[0038] 若i聲1，則根據(jù)上一視頻帖的大氣光照值A(chǔ)i-I和IdatkQ),求取視頻帖IQ)的透射 率t(i);根據(jù)KiKAi-I和t(i)求取去霧圖像j(i)。
[0039] 優(yōu)選的，所述若i = l，則根據(jù)大氣光照限制因子Ao和Idatk(I)，求取第一帖的透射率 t(l)包括：
[0040] 獲取去霧程度因子的初始值O 0;
[0041] 根據(jù)計(jì)算模型：i
，求取第一視頻帖的透射率t( 1)。
[00創(chuàng)優(yōu)選的，所述若i聲1，則根據(jù)上一視頻帖的大氣光照值A(chǔ)i-I和IdatkQ),求取視頻帖 1(王）的透射率*(1)包括：
[0043] 獲取上一視頻帖的去霧程度因子O 1-1;
[0044] 根據(jù)計(jì)算模型:i
，求取視頻帖I (i)的透射率t (i)。
[0045] 本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可W包括W下有益效果：
[0046] 本發(fā)明提供一種圖像去霧方法及其在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法，本圖像去霧方法W大氣 散射模型和廣義暗通道先驗(yàn)條件為基礎(chǔ)，通過(guò)簡(jiǎn)化的廣義暗通道算法IdaA(X)=Hiin(IrU)， Ig(X) ,Ib(X))求取輸入圖像I(X)的廣義暗通道Idatk(X),進(jìn)而根據(jù)Idatk(X)求取模型中的大 氣光照值和透射率，最終獲得去霧圖像JU)。根據(jù)本方法得到的圖像過(guò)渡自然，其去霧效果 可W逼近引導(dǎo)濾波算法，但通過(guò)簡(jiǎn)化運(yùn)算大大降低算法復(fù)雜度和運(yùn)算量，從而增強(qiáng)圖像去 霧的處理速度和實(shí)時(shí)性。進(jìn)一步，由于本方法是基于像素點(diǎn)的處理，因此，本方法在FPGA上 實(shí)現(xiàn)時(shí)，可W在保證處理效果的同時(shí)，無(wú)需緩存圖像窗口數(shù)據(jù)，且無(wú)需對(duì)輸入視頻帖進(jìn)行濾 波處理，可W有效滿足FPGA的流式處理特點(diǎn)。同時(shí)，本方法對(duì)于大氣光照值等參數(shù)的替換處 理可W進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)去霧處理。
[0047] 應(yīng)當(dāng)理解的是，W上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不 能限制本發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種圖像去霧方法的方法流程圖；
[0049] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 運(yùn)里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述設(shè)及 附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。W下示例性實(shí)施例 中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附 權(quán)利要求書(shū)中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置的例子。
[0051] 本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部 分互相參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其它實(shí)施例的不同之處。
[0052] 請(qǐng)參考圖1，所示為一種圖像去霧方法的方法流程圖。
[0053] 由圖1可知，本發(fā)明提供一種圖像去霧方法，所述圖像去霧方法包括：
[0054] SlOl:根據(jù) Idatk(X) =min(Ir(X)，Ig(X) ,Ib(X))求取輸入圖像 I(X)的廣義暗通道 ldatk( X)，其中，r為紅色通道，g為綠色通道，b為藍(lán)色通道，X為像素點(diǎn)的灰度值。
[0055] 輸入圖像I(X)為在有霧天氣的條件下，通過(guò)數(shù)碼相機(jī)等數(shù)字成像設(shè)備獲取的由紅 綠藍(lán)=原色構(gòu)成的彩色圖像。本發(fā)明中，廣義暗通道即為任意圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的=個(gè)通 道（即紅色通道、綠色通道和藍(lán)色通道）中灰度的最小值。因此，可根據(jù)公式ldatk(x)=min(Ir (X) ,Ig(X) ,Ib(X))求取輸入圖像I(X)的廣義暗通道Idatk(X)，其中，X為像素點(diǎn)的灰度值。
[0056] 大氣散射模型I(x)=J(x)t(x)+A(l-t(x))是圖像去霧方法中最常采用的物理模 型。大氣散射模型包括大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)兩個(gè)未知量，即若求取去霧圖像J(X)，貝。 必須預(yù)先獲得W上兩個(gè)未知量的值。
[0057] S102:根據(jù)IdaA(X)求取輸入圖像I(X)的大氣光照值A(chǔ)。
[0058] 對(duì)于輸入圖像I(X)而言，通常認(rèn)為天空區(qū)域受霧影響最大，且該區(qū)域的像素灰度 值常常是全圖中灰度值最大的點(diǎn)，則大氣光照值A(chǔ)可W通過(guò)下式來(lái)求?。?br>[0059] A=max( Idark(X))
[0060] 由此，可根據(jù)IdaA(X)求取輸入圖像I(X)的大氣光照值A(chǔ)。
[0061] S103:基于大氣散射模型I(X)=J(X)t(X)+A(l-t(X))和廣義暗通道先驗(yàn)條件Jdatk (X)=O,求取輸入圖像的透射率t(X)的計(jì)算模型
其中，Jdatk(X)為去霧圖 像的廣義暗通道，根據(jù)Idatk(X)和A，求取輸入圖像的透射率t(X)。
[0062] 通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)去霧圖像J(X)中非天空區(qū)域的R、G、B分量中至少有一個(gè)值很小，即 去霧圖像的廣義暗通道Jdatk(X)=Hlin(JrU) ,Jg(X) ,Jb(X))的值很小，可W認(rèn)為去霧圖像J (X)的廣義暗通道近似為零。在W上廣義暗通道的定義和分析的基礎(chǔ)上，本發(fā)明中廣義暗通 道先驗(yàn)條件，即對(duì)去霧圖像J(X)的廣義暗通道的假設(shè)為jdatk(x)=〇。
[0063] 本方法對(duì)于透射率t(x)的求取方法基于大氣散射模型、廣義暗通道W及廣義暗通 道的先驗(yàn)條件。對(duì)大氣散射模型兩邊同時(shí)求取廣義暗通道可得= Idatk(X) =jdatk(x)t(X)+A (l-t(X))，再根據(jù)廣義暗通道的先驗(yàn)條件Jdatk(X)=O可得Jdatk(X) =A(l-t(X))，經(jīng)變形即 可獲得輸入圖像的透射率t(X)的計(jì)算模型：
，根據(jù)Idatk(X)和A，即可求取輸 入圖像的透射率t(X)。
[0064] S104:根據(jù)所述輸入圖像I(X)、大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)求取去霧圖像J(X)。
[0065] 通過(guò)W上步驟S102和S103的求取，大氣散射模型中大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)兩 個(gè)未知量的值均可獲得。將大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)的值帶入大氣散射模型中，經(jīng)變形即 可獲取去霧圖像J(X)的計(jì)算模型：
[0066]
[0067] 根據(jù)預(yù)先獲取的I(x)、A和t(x)，即可求取去霧圖像J(x)。
[0068] 本發(fā)明提供的圖像去霧方法，W大氣散射模型和廣義暗通道先驗(yàn)條件為基礎(chǔ)，通 過(guò)簡(jiǎn)化的廣義暗通道算法Idatk(X)=Hlin(LU) ,Ig(X) ,Ib(X))求取輸入圖像I(X)的廣義暗 通道Idatk(X),進(jìn)而根據(jù)Idatk(X)求取模型中的大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)，最終獲得去霧圖 像J(X)。根據(jù)本方法得到的圖像過(guò)渡自然，其去霧效果可W逼近引導(dǎo)濾波算法，同時(shí)，本方 法是基于像素點(diǎn)的處理，無(wú)需緩存圖像窗口數(shù)據(jù)，且無(wú)需對(duì)輸入圖像I(X)進(jìn)行濾波處理，簡(jiǎn) 化的模型大大降低算法復(fù)雜度和運(yùn)算量，從而增強(qiáng)圖像去霧的處理速度和實(shí)時(shí)性。
[0069] 進(jìn)一步，為了防止輸入圖像I(X)中存在某些外界干擾而導(dǎo)致大氣光照值A(chǔ)偏大的 情況，本發(fā)明某些實(shí)施例中增加一個(gè)大氣光照限制因子Ao,此時(shí)，大氣光照值A(chǔ)的計(jì)算公式 為：
[0070] A=min(max( Jdark(X)) ,Ao)
[0071] 通常，大氣光照限制因子Ao預(yù)設(shè)為240。
[0072] 霧天會(huì)降低圖像的能見(jiàn)度和對(duì)比度，霧氣越大，大氣中懸浮的水滴、冰晶W及顆粒 物越多，大氣散射作用也就越顯著，圖像受霧影響程度越嚴(yán)重。其直觀表現(xiàn)為霧氣越大，圖 像畫(huà)面越白，低灰度值的像素點(diǎn)越少。因此，可W根據(jù)圖像受霧影響程度的大小確定對(duì)圖像 的處理強(qiáng)度。
[0073] 在本發(fā)明某些實(shí)施例中，為了建立受霧影響程度與去霧強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)性，在透射率t (X)的計(jì)算模？
9基礎(chǔ)上增加去霧程度因子《，去霧程度因子《可^反映 受霧影響程度，其值越大，表明圖像受霧影響程度越大，圖像去霧算法的所需的處理強(qiáng)度也 應(yīng)越大。由此，在去霧程度因子《基礎(chǔ)上獲得的透射率t(x)的計(jì)算模型為：
[0074]
[0075] 去霧程度因子CO的大小與低灰度值的像素點(diǎn)數(shù)量有關(guān)，低灰度值的像素點(diǎn)可W為 灰度值小于灰度闊值T的像素點(diǎn)。獲取去霧程度因子CO的具體方法包括：
[0076] Sll:逐點(diǎn)判斷輸入圖像G分量的灰度值與預(yù)設(shè)灰度闊值T的大小關(guān)系。
[0077] 預(yù)設(shè)灰度闊值T一般為80左右，其數(shù)值越大，滿足要求的低灰度值像素點(diǎn)越多，去 霧程度因子《對(duì)透射率t (X)的修正作用越小，即去霧程度因子CO反映受霧影響程度的準(zhǔn)確 性越低。
[007引假設(shè)輸入圖像I(X)的大小為rowXcol，則需逐個(gè)像素點(diǎn)判斷輸入圖像G分量的灰 度值與預(yù)設(shè)灰度闊值T的大小關(guān)系，即將row X COl個(gè)像素點(diǎn)G分量的灰度值與預(yù)設(shè)灰度闊值 T做比較。
[0079] 由于G分量的灰度值與輸入圖像I(X)的灰度值最為接近，因此，本實(shí)施例WG分量 的灰度值作為比較依據(jù)，而不采用R或B分量，從而提高統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。
[0080] S12:獲取滿足灰度值小于灰度闊值T的像素?cái)?shù)num與輸入圖像像素總數(shù)的比例P。
[0081] 統(tǒng)計(jì)步驟Sll中的比較結(jié)果，記錄滿足灰度值小于灰度闊值T的像素?cái)?shù)num，并根據(jù) 像素?cái)?shù)num與輸入圖像I(X)的大小rowXcol，獲取像素?cái)?shù)num與輸入圖像像素總數(shù)的比例P， 比例P的計(jì)算公式為：
[0082] S13:根據(jù)比例P的范圍獲取對(duì)應(yīng)的去霧程度因子CO。
[0083] 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)建立比例P與去霧程度因子CO的映射關(guān)系：
[0084]
[0085] 通常，去霧程度因子CO的初始值《0為0.7。需要說(shuō)明的是，上述映射關(guān)系是通過(guò)統(tǒng) 計(jì)大量不同霧天拍攝圖像而獲得的經(jīng)驗(yàn)值，因此，上述映射關(guān)系并非固定，可W根據(jù)不同情 況增加或減少映射鏈W及改變與比例P對(duì)應(yīng)的映射值。
[0086] 另外，為防止透射率t(x)數(shù)值過(guò)小而導(dǎo)致夫霧閣像T(X)發(fā)円的現(xiàn)象，在本發(fā)明的 某些實(shí)施例中，可W增加一個(gè)透射率限制因子to,當(dāng)
的計(jì)算結(jié)果小于透射 率限制因子to時(shí)，將透射率限制因子to確定為輸入圖像的透射率t(x)，即W透射率限制因子 to為基礎(chǔ)的透射率t(X)計(jì)算模型為：，根據(jù)預(yù)先獲取的Ujdatk (X)、AW及to計(jì)算透射率t(x)。
[0087] 根據(jù)W上圖像去霧方法，本發(fā)明還提供一種圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法， 即視頻在FPGA上播放的每一帖圖像的去霧處理方法均W上述圖像去霧方法為基礎(chǔ)。
[0088] 請(qǐng)參考圖2,所示為本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方 法。
[0089] 由圖2可見(jiàn)，本發(fā)明提供的圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法所述方法包括：
[0090] S201:根據(jù)ldaTkQ)=min(Ir(i)，Ig(i)，Ib(i))求取輸入視頻帖Ki)的廣義暗通道 ldatk( i)，其中，r為紅色通道，g為綠色通道，b為藍(lán)色通道，i為輸入視頻的帖數(shù)。
[0091] S202:根據(jù)IdatkQ)求取輸入視頻帖IQ)的大氣光照值A(chǔ)。
[0092] S203:基于大氣散射模型I(i)=J(i)t(i)+A(l-t(i))和廣義暗通道先驗(yàn)條件Jdatk
(0=0,求取輸入圖像的透射率t(i)的計(jì)算模型： ，其中，J(i)為去霧視頻 帖，Jdatk(i)為去霧視頻帖的廣義暗通道。
[0093] S204:判斷所述帖數(shù)i是否為1。
[0094] S205:若i = l，則根據(jù)大氣光照限制因子Ao和Idatk(i)，求取第一帖的透射率t(l); 根據(jù)1(1)、4〇和*(1)，求取去霧圖像1(1)。
[0095] S206:若i聲1，則根據(jù)上一視頻帖的大氣光照值A(chǔ)i-I和IdatkQ )，求取視頻帖IQ)的 透射率t(i);根據(jù)KiKAi-I和t(i)求取去霧圖像j(i)。
[0096] 大氣光照值A(chǔ)需要對(duì)整幅視頻帖I (i)統(tǒng)計(jì)完成后才能獲得，此時(shí)，具有流式處理特 點(diǎn)的FPGA中的當(dāng)前帖已輸出，因此，若依然使用當(dāng)前帖的大氣光照值顯然無(wú)法達(dá)到對(duì)圖像 去霧的效果。由于FPGA中相鄰兩帖圖像間的差異非常小，故在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法中，可W采 用前一帖圖像的大氣光照值A(chǔ)i-I作為當(dāng)前帖的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，從而獲取當(dāng)前帖的透射率t (i)w及去霧圖像J(i)。
[0097] 對(duì)于視頻第一帖的透射率t (I)，由于不存在前一帖圖像，也就是無(wú)法利用大氣光 照值A(chǔ)i-I代替第一帖的大氣光照值進(jìn)行運(yùn)算，因此，本實(shí)施例利用大氣光照限制因子Ao作為 視頻第一帖的大氣光照值參與計(jì)算，通常，大氣光照限制因子Ao預(yù)設(shè)為240。
[0098] 與本發(fā)明提供的圖像去霧方法中的實(shí)徹I相對(duì)^ 了建立受霧影響程度與去霧 強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)性，可W在透射率t(i)的計(jì)算模聖
1 勺基礎(chǔ)上增加去霧程度因子 Qo
[0099] 具體的，所述若i = 1，則根據(jù)計(jì)算模型
，求取第一視頻帖的透射 率t (1);所述若i聲1，則根據(jù)計(jì)算模型：
^^取視頻帖I (i)的透射率* (i)。
[0100] 與大氣光照值A(chǔ)類(lèi)似，由于去霧程度因子CO也需要對(duì)整幅視頻帖I(i)統(tǒng)計(jì)完成后 才能獲得，因此，可W采用上一視頻帖的去霧程度因子《1-1作為當(dāng)前帖的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。同 樣的，對(duì)于視頻第一帖的透射率t(l)，由于不存在前一帖圖像，因此，本實(shí)施例利用去霧程 度因子的初始值《0作為視頻第一帖的去霧程度因子參與計(jì)算。通常的，去霧程度因子的初 始值《 0可W預(yù)設(shè)為0.7。
[0101] 另外，為了防止視頻圖像的亮度發(fā)生抖動(dòng)，也為了進(jìn)一步減小FPGA的計(jì)算量，還可 W隔幾帖計(jì)算一次去霧程度因子《，也就是說(shuō)，當(dāng)前帖W及自當(dāng)前帖W后的連續(xù)幾帖視頻 圖像都采用同一個(gè)去霧程度因子《1-1作為去霧程度因子進(jìn)行運(yùn)算。
[0102] 由于本圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法是基于像素點(diǎn)的處理，保證處理效果的 同時(shí)，無(wú)需緩存圖像窗口數(shù)據(jù)，且無(wú)需對(duì)輸入視頻帖I(i)進(jìn)行濾波處理。同時(shí)，本方法對(duì)于 大氣光照值等參數(shù)的替換處理可W有效滿足FPGA的流式處理特點(diǎn)，使得FPGA無(wú)需消耗過(guò)多 資源即可實(shí)現(xiàn)視頻的實(shí)時(shí)去霧處理。
[0103] W上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0104] 需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如"第一"和"第二"等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一 個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示運(yùn)些實(shí)體或操作之 間存在任何運(yùn)種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在 涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些 要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為運(yùn)種過(guò)程、方法、物品或者設(shè) 備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句"包括一個(gè)……"限定的要素，并不排除 在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0105] W上所述僅是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā) 明。對(duì)運(yùn)些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的 一般原理可W在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的運(yùn)些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種圖像去霧方法，其特征在于，所述圖像去霧方法包括： 根據(jù)Idal：k(X)=min(Ir(X)，I g(x)，Ib(X))求取輸入圖像I(X)的廣義暗通道Idark(X),其 中，r為紅色通道，g為綠色通道，b為藍(lán)色通道，X為像素點(diǎn)的灰度值； 根據(jù)Idalrk(X)求取輸入圖像IU)的大氣光照值A(chǔ); 基于大氣散射模型I (X) =J(x) t(x)+A(l-t (X))和廣義暗通道先驗(yàn)條件Jdal:k(x)=0,求 取輸入圖像的透射率t(x)的計(jì)算模型:其中，j(x)為去霧圖像，j&k( x)為 A 去霧圖像的廣義暗通道，根據(jù)Idalrk(X)和大氣光照值A(chǔ)，求取輸入圖像的透射率t(x); 根據(jù)所述輸入圖像I(x)、大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)求取去霧圖像J(x)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述根據(jù)Idalrk(X)求取輸入圖像I (X)的大氣光照值A(chǔ)包括： 預(yù)設(shè)大氣光照限制因子Ao; 根據(jù)公式A=min(maX(Idarii(X))，A〇)，求取輸入圖像I(X)的大氣光照值A(chǔ)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述根據(jù)Idalrk(X)和A求取輸入圖 像的透射率t(x)包括： 獲取去霧程度因子ω; T iicirk / \ 根據(jù)計(jì)算模型/(Λ·) = ! -- 求取輸入圖像的透射率t(x)。 A4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述獲取去霧程度因子ω包括： 判斷輸入圖像中各像素點(diǎn)G分量的灰度值與預(yù)設(shè)灰度閾值T的大小關(guān)系； 獲取滿足灰度值小于灰度閾值T的像素?cái)?shù)num與輸入圖像像素總數(shù)的比例Ρ; 根據(jù)比例P的范圍獲取對(duì)應(yīng)的去霧程度因子ω。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述根據(jù)比例P的范圍獲取對(duì)應(yīng) 的去霧程度因子ω包括： 建立比例P與去霧程度因子ω的對(duì)應(yīng)關(guān)系：根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取對(duì)應(yīng)的去霧程度因子ω。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述根據(jù)Idalrk(X)和A求取輸入圖 像的透射率t(x)包括： 預(yù)設(shè)透射率限制因子to; 根據(jù)計(jì)算模型長(zhǎng)取輸入圖像的透射率t(x)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述根據(jù)I(x)、A和t(x)求取去霧 圖像J(X)包括： 對(duì)大氣散射模型I (X) =J(x) t(x)+A(l-t (X))進(jìn)行逆運(yùn)算，獲取去霧圖像J(x)的計(jì)算模 型：根據(jù)輸入圖像I(x)、大氣光照值A(chǔ)和透射率t(x)求取去霧圖像J(x)。8. -種圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括： 根據(jù)Idal：k(i)=min(Ir(i)，Ig(i)，Ib(i))求取輸入視頻幀I(i)的廣義暗通道I^ k(i)，其 中，r為紅色通道，g為綠色通道，b為藍(lán)色通道，i為輸入視頻的幀數(shù)； 根據(jù)Idal：k( i)求取輸入視頻幀I (i)的大氣光照值A(chǔ); 基于大氣散射模型I(i)=J(i)t(i)+A(l-t(i))和廣義暗通道先驗(yàn)條件JdaA(i)=0,求 取輸入圖像的透射率t(i)的計(jì)算模型：其中，J(i)為去霧視頻幀，JdalrkU) 為去霧視頻幀的廣義暗通道； 判斷所述幀數(shù)i是否為1; 若i = 1，則根據(jù)大氣光照限制因子Ao和Idal:k( 1)，求取第一幀的透射率t(1); 根據(jù)Ι(1)、Α〇和t(l)，求取去霧圖像J(I); 若i辛1，則根據(jù)上一視頻幀的大氣光照值A(chǔ)h1和Idal:k(i)，求取視頻幀I(i)的透射率t ⑴； 根據(jù)I (i)、Ah和t(i)求取去霧圖像J(i)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述若i = 1，則根據(jù)大氣光照限制因子Ao和Idarii(I),求取第一幀的透射率t(l)包括： 獲取去霧程度閔子的初始倌ωη: 根據(jù)計(jì)算模型求取第一視頻幀的透射率t( 1)。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像去霧方法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述若 1，則根據(jù)上一視頻幀的大氣光照值A(chǔ)1^ 1和Idal:k(i)，求取視頻幀I(i)的透射率t(i)包括： 獲取上一視頻幀的去霧程度因子ω η ; 根據(jù)計(jì)算模3求取視頻幀I (i)的透射率t (i)。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK106023118SQ201610410849
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】楊藝, 郭慧, 謝森
【申請(qǐng)人】凌云光技術(shù)集團(tuán)有限責(zé)任公司