基于反饋均值濾波的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于反饋均值濾波的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法，可用于霧天圖像的復(fù)原處理。該方法以大氣散射模型為基礎(chǔ)，具體流程如說(shuō)明書摘要附圖1所示，主要通過圖像預(yù)處理2、估計(jì)大氣光值7、估計(jì)透射圖12、色調(diào)調(diào)整14四個(gè)步驟對(duì)霧天圖像進(jìn)行復(fù)原。其中建立權(quán)重圖4，均值濾波9，反饋參數(shù)修補(bǔ)模糊邊緣10以及自適應(yīng)修正高亮區(qū)域透射率11是本發(fā)明的主要技術(shù)特征。其優(yōu)點(diǎn)是：能準(zhǔn)確估計(jì)大氣光值，避免非天空高亮區(qū)域?qū)ζ洚a(chǎn)生影響，同時(shí)估計(jì)透射圖的算法復(fù)雜度低，能在短時(shí)間內(nèi)取得較好的復(fù)原效果。本發(fā)明適用于霧天、沙塵等條件下降質(zhì)圖像的復(fù)原處理。
【專利說(shuō)明】基于反饋均值濾波的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種基于反饋均值濾波 的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 在霧天條件下，光線的傳播會(huì)受到空氣中懸浮水珠的影響而發(fā)生散射，繼而偏離 原來(lái)的傳播路徑，同時(shí)其他光路的光線由于散射會(huì)進(jìn)入該光路，導(dǎo)致形成的圖像模糊不清、 顏色失真、對(duì)比度明顯降低，這嚴(yán)重影響了人眼或計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行分析與 辨識(shí)。
[0003] 當(dāng)前，單幅圖像去霧技術(shù)總體可分為基于圖像增強(qiáng)的去霧方法和基于物理模型的 圖像復(fù)原方法。目前發(fā)展較快的方法是基于物理模型的圖像復(fù)原方法，該類方法能通過相 關(guān)先驗(yàn)信息及物理模型求解出無(wú)霧圖像。其中比較有代表性的算法為HE等人提出的一種 基于暗原色先驗(yàn)的單幅圖像去霧算法，該算法對(duì)大量戶外無(wú)霧圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)一種能 估計(jì)霧氣濃度的暗原色先驗(yàn)規(guī)律，利用該規(guī)律可獲得反映霧氣濃度的場(chǎng)景透射率，然后結(jié) 合霧天成像的物理模型求解出無(wú)霧圖像，算法去霧效果好，恢復(fù)的圖像顏色自然，但整個(gè)算 法的空間、時(shí)間復(fù)雜度較高，且當(dāng)圖像中出現(xiàn)天空等大面積明亮區(qū)域時(shí)，暗原色先驗(yàn)將失 效，同時(shí)，由于在初始透射率優(yōu)化過程中涉及一種軟摳圖算法，使整個(gè)算法的時(shí)間和空間復(fù) 雜度較高，難以滿足實(shí)際應(yīng)用。總結(jié)起來(lái)，HE算法雖然去霧效果較好，但依然存在如下四個(gè) 問題有待解決：（1)算法時(shí)間與空間復(fù)雜度較大，難以滿足實(shí)際應(yīng)用；(2)天空等大面積偏 白色區(qū)域復(fù)原易出現(xiàn)失真，影響復(fù)原結(jié)果；（3)大氣光值估計(jì)不夠準(zhǔn)確，結(jié)果易受小面積高 亮區(qū)域影響。（4)方法適用范圍較窄，當(dāng)霧氣呈現(xiàn)出白色以外的偏色時(shí)無(wú)法處理。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種基于反饋均值濾波的 霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法，通過該方法提升去霧算法的實(shí)時(shí)性與魯棒性，使其滿足實(shí)際應(yīng)用 需求。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)手段：
[0006] 1. -種基于反饋均值濾波的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法，其特征在于，具體包括以下 步驟：
[0007] A)對(duì)輸入圖像進(jìn)行預(yù)處理，消除霧氣偏色；
[0008] B)建立平滑亮度權(quán)重圖Q，包括以下步驟：
[0009] bl)建立亮度圖L與平滑強(qiáng)度圖P，具體方法如下：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于反饋均值濾波的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法，其特征在于，具體包括以下步 驟： A) 對(duì)輸入圖像（1)進(jìn)行圖像預(yù)處理（2)，消除霧氣偏色； B) 建立權(quán)重圖（4)Q，包括以下步驟： bl)建立亮度圖L與平滑強(qiáng)度圖P，具體方法如下：
其中I, (X)、Ig(x)、Ib(x)分別為預(yù)處理圖像三個(gè)通道的強(qiáng)度值，E(x)為預(yù)處理圖像通 過Sobel算子提取圖像邊緣（3)得到的強(qiáng)度值，L(x)為亮度圖的強(qiáng)度值，P(x)為平滑強(qiáng)度 圖的強(qiáng)度值； b2)根據(jù)得到的亮度圖與平滑強(qiáng)度圖求得權(quán)重圖Q :
其中Q(x)為權(quán)重圖的強(qiáng)度值； C) 根據(jù)步驟A)得到的預(yù)處理圖像，估計(jì)大氣光值（7)A ; D) 根據(jù)步驟A)得到的預(yù)處理圖像，估計(jì)透射圖（12) t ; E) 根據(jù)估計(jì)得到的大氣光值A(chǔ)與透射圖t，通過大氣散射模型得到復(fù)原圖像（13); F) 采用自適應(yīng)對(duì)數(shù)映射算子對(duì)復(fù)原后的圖像進(jìn)行色調(diào)調(diào)整（14)得到輸出圖像（15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于反饋均值濾波的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法，其特征在于，所 述步驟A)中的圖像預(yù)處理（2)方法為白平衡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于反饋均值濾波的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法，其特征在于，所 述步驟C)中估計(jì)大氣光值（7) A的具體方式為：將權(quán)重圖Q劃分為MXM個(gè)大小相等的區(qū) 域，在劃分區(qū)域中選取權(quán)重加權(quán)和最大的區(qū)域，并找到預(yù)處理圖像中對(duì)應(yīng)的區(qū)域，將其確定 為大氣光值選擇區(qū)域（5),最后在區(qū)域內(nèi)選取最大值作為大氣光值A(chǔ)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于反饋均值濾波的霧天圖像快速?gòu)?fù)原方法，其特征在于，所 述步驟D)中得到估計(jì)透射圖（12) t的具體步驟如下： A)求取均值濾波結(jié)果，該步驟包括： al)對(duì)預(yù)處理圖像提取最小通道圖（8)，具體方法如下：
其中，7：(x)為預(yù)處理圖像某個(gè)通道的強(qiáng)度值，W(x)為對(duì)應(yīng)的最小通道圖； a2)對(duì)最小通道圖進(jìn)行均值濾波（9)，濾波模板大小為mXm，其中，m = max(3， N/25000),N為圖像的總像素?cái)?shù),濾波模板中元素均為1/ληι2, λ為調(diào)整參數(shù)，濾波的具體 方法如下：
其中f(x，y)為最小通道圖在（X，y)處的值，W為濾波模板中的元素，G(x，y)為均值濾 波結(jié)果，
a3)根據(jù)最小通道圖與濾波結(jié)果，通過如下方式獲得反饋參數(shù)γ :
其中λ為步驟a2)中設(shè)置的調(diào)整參數(shù)； a4)根據(jù)濾波結(jié)果與反饋參數(shù)，通過反饋參數(shù)修補(bǔ)模糊邊緣（10)得到修正后結(jié)果 ledge ·
其中λ為步驟a2)中設(shè)置的調(diào)整參數(shù)，Y (X)為步驟a3)中得到的反饋參數(shù)； a5)根據(jù)邊緣修正后的濾波結(jié)果，通過如下方式獲得初始透射圖f :
其中ω為調(diào)節(jié)參數(shù)，默認(rèn)取值為〇. 95 ; Β)自適應(yīng)修正高亮區(qū)域透射率（11)，該步驟包括： bl)在預(yù)處理圖像中確定天空區(qū)域面積￠)，具體方式為：在權(quán)重圖Q中設(shè)置閾值μ， 當(dāng)1
時(shí)被定義為天空區(qū)域，否則為非天空區(qū)域。 b2)根據(jù)天空區(qū)域占整幅圖像的比例設(shè)置容差Κ來(lái)自適應(yīng)修正透射率，通過如下方式 獲得容差K :
其中ω為選取大氣光值的區(qū)域內(nèi)天空部分在該區(qū)域所占面積比例，τ為整幅圖像中 天空部分所占面積比例，τ的最大取值為0.35; b3)根據(jù)容差Κ，通過如下方式獲得修正后的透射圖t(x):
其中，C(x)為修正參數(shù)，且
，其中Iw(x)為預(yù)處理圖像的灰度圖，t(x)為 最終的估計(jì)透射圖（12)強(qiáng)度值。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104091307SQ201410258331
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】唐鑒波, 朱桂斌, 王田, 戚曹, 趙林, 戴昊峰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍重慶通信學(xué)院