專利名稱：圖像去霧方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，更具體地涉及一種圖像去霧方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在天氣情況較差的情況下，圖像的清晰度和色彩常常會(huì)被大氣中的霧氣劣化。在這種天氣中捕捉到的圖像和視頻的質(zhì)量一般需要通過去霧處理進(jìn)行改善。去除圖像中的霧氣效果的過程被稱為圖像去霧。當(dāng)前存在很多圖像去霧方法，其中基于暗原色先驗(yàn)的圖像去霧方法效果最好。暗原色先驗(yàn)是通過對(duì)戶外無霧圖像數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出的，即，絕大多數(shù)的戶外無霧圖像的每個(gè)局部區(qū)域中都存在這樣的像素，該像素的至少一個(gè)顏色通道的強(qiáng)度值很低。利用暗原色先驗(yàn)建立的去霧模型可直接估算霧氣的濃度并可將有霧圖像復(fù)原為高質(zhì)量的去除霧氣 干擾后的圖像(簡(jiǎn)稱為去霧圖像)。在基于暗原色先驗(yàn)的圖像去霧方法中，通過利用輸入的有霧圖像的強(qiáng)度值I、大氣光值A(chǔ)、和透射圖t，根據(jù)有霧圖像模型I = Jt+A(l-t)來求解出得出去霧圖像的強(qiáng)度值J。目前，存在兩種基于暗原色先驗(yàn)的圖像去霧方法1)基于暗原色先驗(yàn)獲取用于對(duì)有霧圖像進(jìn)行去霧處理的透射圖，通過軟摳圖插值處理來優(yōu)化該透射圖，并且利用優(yōu)化后的透射圖來求解得出去霧圖像的強(qiáng)度值。該方法的問題在于，軟摳圖插值處理需要花費(fèi)太多時(shí)間，導(dǎo)致需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間才能完成圖像去霧處理。2)通過使用中值濾波器對(duì)輸入圖像中每個(gè)像素的R、G、B分量的最小值進(jìn)行濾波來得出用于對(duì)輸入圖像進(jìn)行去霧處理的大氣光值和透射圖，然后利用該大氣光值和透射圖來求解得出去霧圖像的強(qiáng)度值。該方法的問題在于，現(xiàn)有的中值濾波器不足以得到效果足夠好的去霧圖像。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述的問題，本發(fā)明提供了一種圖像去霧方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像去霧方法包括獲取與有霧圖像中的每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的最小強(qiáng)度值，利用這些最小強(qiáng)度值組成有霧圖像的局部最小強(qiáng)度圖像，并選擇局部最小強(qiáng)度圖像中預(yù)定大小的最亮區(qū)域在有霧圖像中所覆蓋區(qū)域中的所有像素分別在R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值中的最大值作為有霧圖像的大氣光值分別在R通道、G通道、以及B通道的分量值；通過利用有霧圖像的大氣光值對(duì)有霧圖像進(jìn)行變換來獲取有霧圖像的變換圖像；通過對(duì)有霧圖像的變換圖像進(jìn)行邊緣保留濾波處理來獲取有霧圖像的透射圖；以及利用有霧圖像的透射圖和大氣光值、以及有霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值，獲取去霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像去霧系統(tǒng)包括大氣光值獲取單元，用于獲取與有霧圖像中的每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的最小強(qiáng)度值，利用這些最小強(qiáng)度值組成有霧圖像的局部最小強(qiáng)度圖像，并選擇局部最小強(qiáng)度圖像中預(yù)定大小的最亮區(qū)域在有霧圖像中所覆蓋區(qū)域中的所有像素分別在R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值中的最大值作為有霧圖像的大氣光值分別在R通道、G通道、以及B通道的分量值；有霧圖像變換單元，用于通過利用有霧圖像的大氣光值對(duì)有霧圖像進(jìn)行變換來獲取有霧圖像的變換圖像；透射圖獲取單元，用于通過對(duì)有霧圖像的變換圖像進(jìn)行邊緣保留濾波處理來獲取有霧圖像的透射圖；以及去霧圖像獲取單元，用于利用有霧圖像的透射圖和大氣光值、以及有霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值，獲取去霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值。對(duì)比基于暗原色先驗(yàn)和軟摳圖的圖像去霧方法，本發(fā)明在保留良好的去霧效果的同時(shí)，極大降低了計(jì)算復(fù)雜度，從而極大減少了去霧處理的時(shí)間。對(duì)比基于中值濾波器的圖 像去霧方法，本發(fā)明提供了更高的去霧圖像質(zhì)量，同時(shí)在去霧處理的時(shí)間上也略有降低。


從下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的描述中可以更好地理解本發(fā)明，其中圖I示出了傳統(tǒng)的基于暗原色先驗(yàn)的圖像去霧方法的簡(jiǎn)要流程圖；圖2示出了傳統(tǒng)的WLS濾波器構(gòu)建矩陣B的過程；圖3示出了快速WLS濾波器構(gòu)建矩陣B'和B的過程；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于暗原色先驗(yàn)的圖像去霧方法的簡(jiǎn)要流程圖；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于暗原色先驗(yàn)的圖像去霧系統(tǒng)的簡(jiǎn)要框圖。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明各個(gè)方面的特征和示例性實(shí)施例。下面的描述涵蓋了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。下面對(duì)實(shí)施例的描述僅僅是為了通過示出本發(fā)明的示例來提供對(duì)本發(fā)明更清楚的理解。本發(fā)明絕不限于下面所提出的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了相關(guān)元素、部件和算法的任何修改、替換和改進(jìn)。在計(jì)算機(jī)視覺和計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域，以下等式所描述的有霧圖像模型被廣泛使用I (X) =J (X) t (X) +A (X) (1-t (X)) (I)其中，I(X)表示觀察到的有霧圖像中的像素X的強(qiáng)度值，J(X)表示對(duì)有霧圖像進(jìn)行去霧處理后得到的去霧圖像中的像素X的強(qiáng)度值，A(x)表示有霧圖像的大氣光值，t(x)表示有霧圖像中的像素X的透射率。這里需要說明的是，有霧圖像的大小與去霧圖像的大小相同，并且有霧圖像中的像素X與去霧圖像中的像素X相對(duì)應(yīng)，即它們分別處于有霧圖像和去霧圖像中的相同位置。圖像去霧的目的在于從有霧圖像中的每個(gè)像素X的強(qiáng)度值I(X)恢復(fù)出去霧圖像中的每個(gè)像素X的強(qiáng)度值J(X)。在求解去霧圖像中的每個(gè)像素X的強(qiáng)度值J(X)之前，需要從有霧圖像中的每個(gè)像素X的強(qiáng)度值I(X)估計(jì)得出有霧圖像的大氣光值A(chǔ)U)和有霧圖像中的每個(gè)像素的透射率t(x)?；谝陨系挠徐F圖像模型可以得出J(x)=(夏⑷+ A(x))(2)
t(x)
為了使去霧圖像更亮，通常會(huì)利用以下等式對(duì)去霧圖像中每個(gè)像素x的強(qiáng)度值J(x)進(jìn)行修正
權(quán)利要求
1.一種圖像去霧方法，包括 獲取與有霧圖像中的每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的最小強(qiáng)度值，利用所述最小強(qiáng)度值組成所述有霧圖像的局部最小強(qiáng)度圖像，并選擇所述局部最小強(qiáng)度圖像中預(yù)定大小的最亮區(qū)域在所述有霧圖像中所覆蓋區(qū)域中的所有像素分別在R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值中的最大值作為所述有霧圖像的大氣光值分別在R通道、G通道、以及B通道的分量值； 通過利用所述有霧圖像的大氣光值對(duì)所述有霧圖像進(jìn)行變換來獲取所述有霧圖像的變換圖像； 通過對(duì)所述有霧圖像的變換圖像進(jìn)行邊緣保留濾波處理來獲取所述有霧圖像的透射圖；以及 利用所述有霧圖像的透射圖和大氣光值、以及所述有霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值，獲取去霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像去霧方法，其特征在于，利用加權(quán)最小二乘濾波器對(duì)所述有霧圖像的變換圖像進(jìn)行邊緣保留濾波處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述加權(quán)最小二乘濾波器利用所述有霧圖像的變換圖像構(gòu)建兩個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣，并依次利用所述兩個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣對(duì)所述有霧圖像的變換圖像進(jìn)行濾波處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像去霧方法，其特征在于，在所述兩個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣中， 第一個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣的每個(gè)非主對(duì)角元素僅當(dāng)它在所述有霧圖像的變換圖像上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)像素位于垂直相鄰位置時(shí)才有非零值，第二個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣的每個(gè)非主對(duì)角元素僅當(dāng)它在所述有霧圖像的變換圖像上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)像素位于水平相鄰位置時(shí)才有非零值；或者 所述第一個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣的每個(gè)非對(duì)角元素僅當(dāng)它在所述有霧圖像的變換圖像上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)像素位于水平相鄰位置時(shí)才有非零值，所述第二個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣的每個(gè)非主對(duì)角元素僅當(dāng)它在所述有霧圖像的變換圖像上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)像素位于垂直相鄰位置時(shí)才有非零值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述加權(quán)最小二乘濾波器利用所述有霧圖像的變換圖像構(gòu)建一個(gè)對(duì)稱的有五條對(duì)角線的稀疏矩陣，并利用所述對(duì)稱的有五條對(duì)角線的稀疏矩陣對(duì)所述有霧圖像的變換圖像進(jìn)行濾波處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像去霧方法，其特征在于，用于獲取與所述有霧圖像中的每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的最小強(qiáng)度值的局部像素塊的大小與所述有霧圖像的大小成比例。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像去霧方法，其特征在于，所述局部像素塊的長(zhǎng)度方向所包括的像素?cái)?shù)目取最接近所述有霧圖像的長(zhǎng)度方向所包括的像素?cái)?shù)目與15相除得到的商的奇數(shù)，所述局部像素塊的寬度方向所包括的像素?cái)?shù)目取最接近所述有霧圖像的寬度方向所包括的像素?cái)?shù)目與15相除得到的商的奇數(shù)。
8.一種圖像去霧系統(tǒng)，包括 大氣光值獲取單元，用于獲取與有霧圖像中的每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的最小強(qiáng)度值，利用所述最小強(qiáng)度值組成所述有霧圖像的局部最小強(qiáng)度圖像，并選擇所述局部最小強(qiáng)度圖像中預(yù)定大小的最亮區(qū)域在所述有霧圖像中所覆蓋區(qū)域中的所有像素分別在R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值中的最大值作為所述有霧圖像的大氣光值分別在R通道、G通道、以及B通道的分量值； 有霧圖像變換單元，用于通過利用所述有霧圖像的大氣光值對(duì)所述有霧圖像進(jìn)行變換來獲取所述有霧圖像的變換圖像； 透射圖獲取單元，用于通過對(duì)所述有霧圖像的變換圖像進(jìn)行邊緣保留濾波處理來獲取所述有霧圖像的透射圖；以及 去霧圖像獲取單元，用于利用所述有霧圖像的透射圖和大氣光值、以及所述有霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值，獲取去霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、以及B通道的強(qiáng)度值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像去霧系統(tǒng)，其特征在于，所述透射圖獲取單元利用加權(quán)最小二乘濾波器對(duì)所述有霧圖像的變換圖像進(jìn)行邊緣保留濾波處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像去霧系統(tǒng)，其特征在于，所述加權(quán)最小二乘濾波器利用所述有霧圖像的變換圖像構(gòu)建兩個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣，并依次利用所述兩個(gè)對(duì)稱的三對(duì)角稀疏矩陣對(duì)所述有霧圖像的變換圖像進(jìn)行濾波處理。
全文摘要
公開了一種圖像去霧方法和系統(tǒng)。該方法包括獲取與有霧圖像中的每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的最小強(qiáng)度值組成有霧圖像的局部最小強(qiáng)度圖像，并選擇局部最小強(qiáng)度圖像中預(yù)定大小的最亮區(qū)域在有霧圖像中所覆蓋區(qū)域中的所有像素分別在R通道、G通道、及B通道的強(qiáng)度值中的最大值作為有霧圖像的大氣光值分別在R通道、G通道、及B通道的分量值；通過利用有霧圖像的大氣光值對(duì)有霧圖像進(jìn)行變換來獲取有霧圖像的變換圖像；通過對(duì)有霧圖像的變換圖像進(jìn)行邊緣保留濾波處理來獲取有霧圖像的透射圖；及利用有霧圖像的透射圖和大氣光值、以及有霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、及B通道的強(qiáng)度值，獲取去霧圖像中的每個(gè)像素的R通道、G通道、及B通道的強(qiáng)度值。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102968760SQ201110269580
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者王炳融 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社