本發(fā)明涉及一種圖像增強(qiáng)處理方法及系統(tǒng)，特別是涉及一種基于移動(dòng)終端的霧霾圖像增強(qiáng)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，大氣污染的不斷加劇，空氣質(zhì)量明顯下降，特別是在北方，近幾年冬天的霧霾天氣數(shù)逐年增加，在嚴(yán)重危害人們身體健康的同時(shí)，對(duì)人們生活和工作也造成很大影響。在很多情況下，人們經(jīng)常需要在室外拍攝高清晰度圖像，但由于受限于天氣因素，往往成像距離很近、畫面模糊不清楚，因此在霧霾天氣下仍然能獲取清晰的圖像成為大眾的迫切需求。

目前市場(chǎng)上手機(jī)等各種移動(dòng)設(shè)備中普遍已有圖像增強(qiáng)功能，可以對(duì)拍攝到的畫面進(jìn)行增強(qiáng)，提高圖像對(duì)比度，但是對(duì)于霧霾天拍攝的圖像沒有特殊的處理模塊及處理方法，采用通用增強(qiáng)方法對(duì)霧霾圖像增強(qiáng)的效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種霧霾圖像增強(qiáng)處理方法及系統(tǒng)，以提高對(duì)霧霾圖像的增強(qiáng)處理效果，使得用戶在霧霾天氣下仍然能獲取清晰的圖像。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種霧霾圖像增強(qiáng)處理方法，包括如下步驟：

步驟一，利用攝像裝置獲取初始霧霾圖像；

步驟二，采用基于雙邊濾波與暗通道去霧霾的方法對(duì)該初始霧霾圖像進(jìn)行針對(duì)性圖像增強(qiáng)，以在保證圖像邊緣細(xì)節(jié)信息的前提下實(shí)現(xiàn)霧霾天氣下圖像的增強(qiáng)處理；

步驟三，將獲得的增強(qiáng)后的無霧霾圖像進(jìn)行輸出顯示。

進(jìn)一步地，步驟二進(jìn)一步包括：

步驟s1，對(duì)該初始霧霾圖像采用雙邊濾波器進(jìn)行圖像濾波，獲得邊緣細(xì)節(jié)增強(qiáng)的圖像y(x)，其中每個(gè)像素點(diǎn)i的數(shù)值記為y(xi)；

步驟s2，對(duì)該初始霧霾圖像進(jìn)行大氣光值估計(jì)，獲得大氣光值a；

步驟s3，對(duì)步驟s1的濾波殘差進(jìn)行二次雙邊濾波獲得殘差濾波圖像ε，并計(jì)算出圖像的大氣散射估計(jì)值；

步驟s4，根據(jù)大氣散射估計(jì)值與大氣光值a計(jì)算獲得大氣透射率；

步驟s5，利用大氣透射率對(duì)該初始霧霾圖像進(jìn)行去霧霾復(fù)原，獲得增強(qiáng)后無霧霾圖像。

進(jìn)一步地，該步驟s2通過如下步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)對(duì)拍攝到的初始霧霾圖像求取暗通道圖像，依據(jù)亮度值選取一定比例的像素點(diǎn)并記錄其像素坐標(biāo)位置；

(2)于該初始霧霾圖像中找到步驟(1)中記錄的點(diǎn)，求取該些點(diǎn)在r、g、b三個(gè)顏色通道上的最大強(qiáng)度數(shù)值，記為大氣光分別在三個(gè)通道內(nèi)的估計(jì)值，記大氣光值為a。

進(jìn)一步地，于步驟s3中，該大氣散射估計(jì)值利用如下公式計(jì)算獲得：

其中，α為參數(shù)因子，殘差濾波圖像ε＝f[(y(x)-y(xi))]，f[·]表示雙邊濾波操作。

進(jìn)一步地，于步驟s3中，精確的大氣散射估計(jì)值為：

其中，β是一個(gè)常數(shù)項(xiàng)，其取值為0.95～0.98之間。

進(jìn)一步地，于步驟s4中，利用下式計(jì)算獲得大氣透射率：

其中，σ為調(diào)節(jié)參數(shù)。

進(jìn)一步地，于步驟s5中，利用下式計(jì)算出增強(qiáng)后無霧霾圖像j(x)：

其中，i(x)為輸入的初始霧霾圖像。

進(jìn)一步地，于步驟s5后，還包括如下步驟：

步驟s6，對(duì)增強(qiáng)后無霧霾圖像進(jìn)行亮度校正。

進(jìn)一步地，步驟s6進(jìn)一步包括：

對(duì)步驟s5中獲取的增強(qiáng)后無霧霾圖像j(x)分別求取r、g、b三個(gè)顏色通道的極值點(diǎn)，分別記錄為和分別為最大值，分別為最小值；

設(shè)定各顏色通道的色度范圍分別為對(duì)r、g、b三個(gè)通道分別進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后圖像的各通道分別表示為

其中j^r(x)、j^g(x)、j^b(x)分別表示步驟s5中得到的圖像j(x)的三通道圖像；

將qr(x)、qg(x)、qb(x)合并，得到亮度校正后的最終增強(qiáng)圖像。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種霧霾圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)，包括：

圖像獲取單元，利用攝像裝置獲取初始霧霾圖像；

霧霾圖像增強(qiáng)單元，通過采用基于雙邊濾波與暗通道去霧霾的方法對(duì)該初始霧霾圖像進(jìn)行針對(duì)性圖像增強(qiáng)，以在保證圖像邊緣細(xì)節(jié)信息的前提下實(shí)現(xiàn)霧霾天氣下圖像的增強(qiáng)處理；

圖像輸出顯示單元；用于將獲得的增強(qiáng)后的無霧霾圖像進(jìn)行輸出顯示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種霧霾圖像增強(qiáng)處理方法及系統(tǒng)，通過采用基于雙邊濾波與暗通道去霧霾的方法對(duì)霧霾天獲得的圖像進(jìn)行針對(duì)性圖像增強(qiáng)，可以在保證圖像邊緣等細(xì)節(jié)信息的前提下實(shí)現(xiàn)霧霾天氣下圖像的增強(qiáng)，提高了對(duì)霧霾圖像的增強(qiáng)處理效果，可有效地提高霧霾天氣下手機(jī)等設(shè)備的成像清晰度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種霧霾圖像增強(qiáng)處理方法的步驟流程圖；

圖2為本發(fā)明一種霧霾圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例中霧霾圖像增強(qiáng)單元的細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例并結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。

圖1為本發(fā)明一種霧霾圖像增強(qiáng)處理方法的步驟流程圖。如圖1所示，如圖1所示，本發(fā)明一種霧霾圖像增強(qiáng)處理方法，包括如下步驟：

步驟101，獲取初始霧霾圖像。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，利用攝像裝置獲取初始霧霾圖像，具體地，可利用移動(dòng)設(shè)備的攝像頭獲取初始霧霾圖像。

步驟102，采用基于雙邊濾波與暗通道去霧霾的方法對(duì)該初始霧霾圖像進(jìn)行針對(duì)性圖像增強(qiáng)，以在保證圖像邊緣等細(xì)節(jié)信息的前提下實(shí)現(xiàn)霧霾天氣下圖像的增強(qiáng)處理。

具體地，步驟102進(jìn)一步包括：

步驟s1，對(duì)該初始霧霾圖像采用雙邊濾波器進(jìn)行圖像濾波，獲得邊緣細(xì)節(jié)增強(qiáng)的圖像y(x)，其中每個(gè)像素點(diǎn)i的數(shù)值記為y(xi)。

步驟s2，對(duì)該初始霧霾圖像進(jìn)行大氣光值估計(jì)。

具體地，大氣光值估計(jì)包含如下兩步驟：

(1)根據(jù)暗原色先驗(yàn)理論對(duì)拍攝到的初始霧霾圖像求取暗通道圖像，選取其中亮度最大的0.1％的像素點(diǎn)并記錄其像素坐標(biāo)位置，即對(duì)于所有像素，按照其亮度大小進(jìn)行排序，取排序中亮度值在前0.1％的所有像素點(diǎn)記錄其坐標(biāo)位置；

(2)在初始霧霾圖像中找到步驟(1)中記錄的點(diǎn)，求取這些點(diǎn)在r、g、b三個(gè)顏色通道上的最大強(qiáng)度數(shù)值，記為大氣光分別在三個(gè)通道內(nèi)的估計(jì)值，記大氣光為a。

步驟s3，對(duì)步驟s1的濾波殘差進(jìn)行二次雙邊濾波獲得殘差濾波圖像ε，并計(jì)算出圖像的大氣散射估計(jì)值。

因?yàn)椴煌瑘D像景深區(qū)域會(huì)有不同程度的對(duì)比度，因此在計(jì)算大氣散射時(shí)對(duì)步驟1中的濾波殘差進(jìn)行二次雙邊濾波，獲得殘差濾波圖像ε，表示為如下公式(1)：

ε＝f[(y(x)-y(xi))](1)

其中，f[·]表示雙邊濾波操作。

大氣散射估計(jì)值表示為：

其中α是一個(gè)參數(shù)因子，在不同霧霾程度下數(shù)值不同，可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。

因?yàn)榇髿馍⑸渲狄橛?和最大原始圖像y(x)之間，所以可得，精確地大氣散射估計(jì)值為：

其中，β是一個(gè)常數(shù)項(xiàng)，一般情況下取值為0.95～0.98之間，該數(shù)值略小與1的原因是為了適當(dāng)保留薄霧霾，可保證后期圖像的真實(shí)性。

步驟s4，根據(jù)大氣散射估計(jì)值與大氣光a計(jì)算獲得大氣透射率。

根據(jù)傳輸定律，利用上述步驟求得的大氣散射估計(jì)值t(x)和大氣光a計(jì)算透射率t(x)：

上式中，σ為一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，在本發(fā)明具體實(shí)施例中σ＝0.95。

步驟s5，對(duì)初始霧霾圖像進(jìn)行去霧霾復(fù)原，獲得增強(qiáng)后無霧霾圖像。

在本發(fā)明具體實(shí)施例中，輸入初始有霧霾圖像i(x)，根據(jù)如下公式(5)，計(jì)算出增強(qiáng)后無霧霾圖像j(x)：

步驟s6，對(duì)增強(qiáng)后無霧霾圖像進(jìn)行亮度校正。

為了使得去霧霾后的圖像更加自然，需要對(duì)去霧霾后的圖像的亮度進(jìn)行校正。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，對(duì)步驟s5中獲取的增強(qiáng)后無霧霾圖像j(x)分別求取r、g、b三個(gè)顏色通道的極值點(diǎn)(最大數(shù)值、最小數(shù)值)，分別記錄為和設(shè)定各顏色通道的色度范圍分別為對(duì)r、g、b三個(gè)通道分別進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后圖像的各通道分別表示為

其中j^r(x)、j^g(x)、j^b(x)分別表示步驟s5中得到的圖像j(x)的三通道圖像，將qr(x)、qg(x)、qb(x)合并，得到亮度校正后的最終增強(qiáng)圖像輸出顯示。

步驟103，將獲得的增強(qiáng)后的無霧霾圖像進(jìn)行輸出顯示。較佳地，將獲得的增強(qiáng)后的無霧霾圖像進(jìn)行輸出顯示并予以存儲(chǔ)。

較佳地，于步驟102之前，本發(fā)明還包括如下步驟：

判斷當(dāng)前的圖像處理模式；

若當(dāng)前的圖像處理模式為霧霾圖像增強(qiáng)處理模式，則進(jìn)入步驟102，若當(dāng)前的圖像處理模式為通用模式，則利用通用的圖像增強(qiáng)模式進(jìn)行增強(qiáng)處理，由于通用的圖像增強(qiáng)方式為現(xiàn)有技術(shù)，在此不予贅述。也就是說，本發(fā)明可通過模式設(shè)置提供用戶對(duì)圖像處理模式的選擇，圖像處理模式包含霧霾圖像增強(qiáng)處理模式與通用模式。

圖2為本發(fā)明一種霧霾圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。如圖2所示，本發(fā)明一種霧霾圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)，包括：圖像獲取單元201、霧霾圖像增強(qiáng)單元202以及圖像輸出顯示單元203。

圖像獲取單元201，利用攝像裝置獲取初始霧霾圖像。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，利用移動(dòng)設(shè)備的攝像頭獲取初始霧霾圖像。

霧霾圖像增強(qiáng)單元202，通過采用基于雙邊濾波與暗通道去霧霾的方法對(duì)該初始霧霾圖像進(jìn)行針對(duì)性圖像增強(qiáng)，以在保證圖像邊緣等細(xì)節(jié)信息的前提下實(shí)現(xiàn)霧霾天氣下圖像的增強(qiáng)處理。

具體地，霧霾圖像增強(qiáng)單元202進(jìn)一步包括：

濾波單元2021，用于對(duì)該初始霧霾圖像采用雙邊濾波器進(jìn)行圖像濾波，獲得邊緣細(xì)節(jié)增強(qiáng)的圖像y(x)，其中每個(gè)像素點(diǎn)i的數(shù)值記為y(xi)。

大氣光值估計(jì)單元2022，用于對(duì)該初始霧霾圖像進(jìn)行大氣光值估計(jì)。

具體地，大氣光值估計(jì)通過如下兩步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)根據(jù)暗原色先驗(yàn)理論對(duì)拍攝到的初始霧霾圖像求取暗通道圖像，選取其中亮度最大的0.1％的像素點(diǎn)并記錄其像素坐標(biāo)位置；

(2)在初始霧霾圖像中找到步驟(1)中記錄的點(diǎn)，求取這些點(diǎn)在r、g、b三個(gè)顏色通道上的最大強(qiáng)度數(shù)值，記為大氣光分別在三個(gè)通道內(nèi)的估計(jì)值，記大氣光為a。

大氣散射估計(jì)值計(jì)算單元2023，用于對(duì)濾波單元2021獲得的濾波殘差進(jìn)行二次雙邊濾波獲得殘差濾波圖像ε，并計(jì)算出圖像的大氣散射估計(jì)值。

因?yàn)椴煌瑘D像景深區(qū)域會(huì)有不同程度的對(duì)比度，因此大氣散射估計(jì)值計(jì)算單元2023在計(jì)算大氣散射時(shí)對(duì)濾波單元2021中的濾波殘差進(jìn)行二次雙邊濾波，獲得殘差濾波圖像ε，表示為：

ε＝f[(y(x)-y(xi))]

其中，f[·]表示雙邊濾波操作。

大氣散射估計(jì)值表示為：

其中α是一個(gè)參數(shù)因子，在不同霧霾程度下數(shù)值不同，可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。

因?yàn)榇髿馍⑸渲狄橛?和最大原始圖像y(x)之間，所以可得，精確地大氣散射估計(jì)值為：

其中，β是一個(gè)常數(shù)項(xiàng)，一般情況下取值為0.95～0.98之間，該數(shù)值略小與1的原因是為了適當(dāng)保留薄霧霾，可保證后期圖像的真實(shí)性。

大氣透射率計(jì)算單元2024，用于根據(jù)大氣散射估計(jì)值與大氣光a計(jì)算獲得大氣透射率。

根據(jù)傳輸定律，大氣透射率計(jì)算單元2024利用大氣散射估計(jì)值t(x)和大氣光a計(jì)算透射率t(x)：

上式中，σ為一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，在本發(fā)明具體實(shí)施例中σ＝0.95。

去霧霾復(fù)原單元2025，用于對(duì)初始霧霾圖像進(jìn)行去霧霾復(fù)原，獲得增強(qiáng)后無霧霾圖像。

在本發(fā)明具體實(shí)施例中，輸入初始有霧霾圖像i(x)，根據(jù)下式，計(jì)算出增強(qiáng)后無霧霾圖像j(x)：

亮度校正單元2026，用于對(duì)增強(qiáng)后無霧霾圖像進(jìn)行亮度校正。

為了使得去霧霾后的圖像更加自然，需要對(duì)去霧霾后的圖像的亮度進(jìn)行校正。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，亮度校正單元2026對(duì)去霧霾復(fù)原單元2025獲取的增強(qiáng)后無霧霾圖像j(x)分別求取r、g、b三個(gè)顏色通道的極值點(diǎn)(最大數(shù)值、最小數(shù)值)，分別記錄為和設(shè)定各顏色通道的色度范圍分別為對(duì)r、g、b三個(gè)通道分別進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后圖像的各通道分別表示為

其中j^r(x)、j^g(x)、j^b(x)分別表示步驟4中得到的圖像j(x)的三通道圖像，將qr(x)、qg(x)、qb(x)合并，得到亮度校正后的最終增強(qiáng)圖像輸出顯示。

圖像輸出顯示單元203，用于將獲得的增強(qiáng)后的無霧霾圖像進(jìn)行輸出顯示。較佳地，圖像輸出顯示單元203將獲得的增強(qiáng)后的無霧霾圖像進(jìn)行輸出顯示并予以存儲(chǔ)。

較佳地，本發(fā)明之霧霾天圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)還包括：模式判斷單元與圖像增強(qiáng)單元，該模式判斷單元用于判斷當(dāng)前的圖像處理模式，于當(dāng)前的圖像處理模式為霧霾圖像增強(qiáng)處理模式時(shí)啟動(dòng)霧霾圖像增強(qiáng)單元202，于當(dāng)前的圖像處理模式為正常模式時(shí)啟動(dòng)普通圖像增強(qiáng)單元；普通圖像增強(qiáng)處理單元用于對(duì)圖像進(jìn)行普通的圖像增強(qiáng)處理，由于這里采用普通的圖像增強(qiáng)方式為現(xiàn)有技術(shù)，在此不予贅述。

綜上所述，本發(fā)明一種霧霾圖像增強(qiáng)處理方法及系統(tǒng)，通過采用基于雙邊濾波與暗通道去霧霾的方法對(duì)霧霾天獲得的圖像進(jìn)行針對(duì)性圖像增強(qiáng)，可以在保證圖像邊緣等細(xì)節(jié)信息的前提下實(shí)現(xiàn)霧霾天氣下圖像的增強(qiáng)，提高了對(duì)霧霾圖像的增強(qiáng)處理效果，可有效地提高霧霾天氣下手機(jī)等設(shè)備的成像清晰度。

任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。