一種基於單幅圖像去霧的處理方法、裝置及系統的製作方法
2023-06-13 05:43:21
專利名稱：一種基於單幅圖像去霧的處理方法、裝置及系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於圖像處理技術領域，尤其涉及一種基於單幅圖像去霧的處理方法、裝置及系統。
背景技術：
拍攝戶外場景時，往往會因為空氣中的懸浮顆粒(例如煙、霧氣、雜質等)的存在而降低照片或者視頻的清晰度，直接影響到大多數基於計算機視覺算法的自動化圖像系統的正常工作，如交通運輸、戶外監視、地形偵測系統等。因此，圖像去霧的研究有著理論和現實的迫切需要。目前，對於圖像去霧的處理方法主要分為兩類基於多幅圖像的去霧處理方法和基於單幅圖像的去霧處理方法。基於多幅圖像的去霧處理方法對於輸入數據有一定的要求，使得普通拍攝者難以獲取合適的圖像，限制了該類方法的實用性。而基於單幅圖像的去霧處理方法由於對輸入數據的要求比較低，或附加少量的信息就可以實現圖像清晰化，受到了越來越多人的重視。現有的基於單幅圖像的去霧處理方法中應用比較廣泛的是暗通道優先方法，該方法提出了一種新的先驗知識暗原色(Dark channel prior)，利用該先驗知識估算出整體大氣光值和介質傳輸率(即透射率)，並通過軟摳圖修復(soft matting)算法對介質傳輸率進行優化，最後利用大氣成像模型求解出場景輻射亮度。雖然暗通道優先方法在單幅圖像去霧方面取得了很大的進步，但在實際的應用中依然存在一些問題首先，暗通道優先方法有一定的局限性，不能很好處理圖像中的灰白區域(接近空氣顏色)；其次，soft matting 算法使得整個處理過程耗時較多，而且需要大量的存儲空間，因而在一定程度上限制了該方法的應用和推廣。
發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種基於單幅圖像去霧的處理方法，旨在解決現有的暗通道優先方法在單幅圖像去霧處理時，對圖像中的灰白區域處理效果較差，而且整個處理過程需要消耗較多的計算時間和存儲空間的問題。本發明實施例是這樣實現的，一種基於單幅圖像去霧的處理方法，所述方法包括以下步驟A、將霧化圖像劃分為暗像素區域和暗像素失效區域，並獲取所述暗像素失效區域的信息，所述信息包括所述暗像素失效區域的個數及其分布位置；B、計算所述暗像素區域內的暗像素；C、根據所述暗像素失效區域的個數及其分布位置，估算所述霧化圖像的大氣光值；D、獲取所述霧化圖像的景物深度信息；E、根據所述暗像素區域內的暗像素以及景物深度信息，估算所述暗像素失效區域內的暗像素；F、獲取所述霧化圖像中景物深度變化最明顯的邊緣線；G、重新計算所述邊緣線兩側預設寬度區域內的暗像素；H、根據上述步驟，計算所述霧化圖像的透射率；
t、 l(x)-AI、根據所述大氣光值和透射率，通過公式(^i) = ^\ \ , X + W對所述霧化
πι^χIΛ*) )
圖像進行去霧操作，獲取去霧後的清晰圖像J(X)；其中，I(X)為霧化圖像，t(x)為透射率，A為大氣光值，、為預設常數。本發明實施例的另一目的在於提供一種基於單幅圖像去霧的處理裝置，所述裝置包括第一信息獲取單元，用於將霧化圖像劃分為暗像素區域和暗像素失效區域，並獲取所述暗像素失效區域的信息，所述信息包括所述暗像素失效區域的個數及其分布位置；第一計算單元，用於計算所述暗像素區域內的暗像素；估算單元，用於根據所述暗像素失效區域的個數及其分布位置，估算所述霧化圖像的大氣光值；第二信息獲取單元，用於獲取所述霧化圖像的景物深度信息；第二計算單元，用於根據第一計算單元計算得到的暗像素和第二信息獲取單元獲取的景物深度信息，估算所述暗像素失效區域內的暗像素；
第三信息獲取單元，用於獲取所述霧化圖像中景物深度變化最明顯的邊緣線； 第三計算單元，用於重新計算所述邊緣線兩側預設寬度區域內的暗像素； 第四計算單元，用於計算所述霧化圖像的透射率；
去霧圖像獲取單元，用於根據所述大氣光值和透射率，通過公式 Iix)-A
V 』 +W對所述霧化圖像進行去霧操作，獲取去霧後的清晰圖像J(X)；
max (i (jc), Z0
其中，I(x)為霧化圖像，t(x)為透射率，A為大氣光值，、為預設常數。 本發明實施例的再一目的在於提供一種包括所述基於單幅圖像去霧處理裝置的
J(x) =系統。 從上述技術方案可以看出，本發明通過獲取的景物深度信息以及暗像素區域的暗像素來估算暗像素失效區域的暗像素，能夠有效解決灰白區域的去霧處理問題。而且，可以針對不同的霧化圖像，採用不同估算大氣光值的方法，使得計算結果更加準確。另外，在保證圖像去霧效果的前提下，省略了軟摳圖修復算法，有效的減少了計算量，節省了處理時間和存儲空間。而且通過對邊緣線兩側預設寬度區域內的像素重新計算暗像素時所用的局部小區域的修正，可進一步提高暗像素計算的準確率。
圖1是本發明實施例一提供的基於單幅圖像去霧處理方法的實現流程圖；圖2是本發明實施例一提供的霧化圖像區域劃分的具體流程圖；圖3是本發明實施例一提供的獲取霧化圖像中景物深度變化最明顯邊緣線的具
權利要求
1. 一種基於單幅圖像去霧的處理方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟A、將霧化圖像劃分為暗像素區域和暗像素失效區域，並獲取所述暗像素失效區域的信息，所述信息包括所述暗像素失效區域的個數及其分布位置；B、計算所述暗像素區域內的暗像素；C、根據所述暗像素失效區域的個數及其分布位置，估算所述霧化圖像的大氣光值；D、獲取所述霧化圖像的景物深度信息；E、根據所述暗像素區域內的暗像素以及景物深度信息，估算所述暗像素失效區域內的暗像素；F、獲取所述霧化圖像中景物深度變化最明顯的邊緣線；G、重新計算所述邊緣線兩側預設寬度區域內的暗像素；H、根據上述步驟，計算所述霧化圖像的透射率；I(X)-AI、根據所述大氣光值和透射率，通過公式J (I)=
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟A具體包括 Al、將獲取的彩色霧化圖像轉換成灰度霧化圖像；A2、二值化所述灰度霧化圖像，將大於預設閾值的像素值設為1，小於或者等於預設閾值的像素值設為0 ；A3、以值為1的像素為中心，在預設寬度區域內，若像素值全為1，則該區域為暗像素失效區域，否則為暗像素區域。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟C具體包括Cl、當所述暗像素失效區域個數為0時，則大氣光值為所述霧化圖像中霧濃度最大點的亮度值，所述霧濃度最大點對應為所述暗像素最大處；C2、當至少存在一個暗像素失效區域在所述霧化圖像頂部時，則大氣光值為所述霧化圖像頂部暗像素失效區域的最大亮度值；C3、當所述暗像素失效區域都不在所述霧化圖像頂部時，則大氣光值為所述暗像素區域中暗像素最大處所對應的霧化圖像位置的亮度值。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟E具體包括E1、判斷與暗像素無效區域中景物深度相同的位置是否為暗像素有效位置；E2、若是，則將該暗像素作為暗像素失效區域內的暗像素；E3、若不是，則將該景物深度最近位置的暗像素作為暗像素失效區域內的暗像素。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟F具體包括 Fl、通過邊緣提取算法獲取所述暗像素圖中景物深度突變邊緣線；F2、對所述景物深度突變邊緣線做預設寬度的膨脹處理，得到膨脹區域； F3、獲取所述霧化圖像中與該膨脹區域對應的區域內深度變化最明顯的邊緣線。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟G具體包括G1、對邊緣線兩側預設寬度區域內計算暗像素時所使用的局部小區域進行修正，使修正後區域的邊緣線控制在所述深度突變邊緣線之內； G2、重新計算所述修正區域內的暗像素。
7.一種基於單幅圖像去霧的處理裝置，其特徵在於，所述裝置包括第一信息獲取單元，用於將霧化圖像劃分為暗像素區域和暗像素失效區域，並獲取所述暗像素失效區域的信息，所述信息包括所述暗像素失效區域的個數及其分布位置； 第一計算單元，用於計算所述暗像素區域內的暗像素；估算單元，用於根據所述暗像素失效區域的個數及其分布位置，估算所述霧化圖像的大氣光值；第二信息獲取單元，用於獲取所述霧化圖像的景物深度信息； 第二計算單元，用於根據第一計算單元計算得到的暗像素和第二信息獲取單元獲取的景物深度信息，估算所述暗像素失效區域內的暗像素；第三信息獲取單元，用於獲取所述霧化圖像中景物深度變化最明顯的邊緣線； 第三計算單元，用於重新計算所述邊緣線兩側預設寬度區域內的暗像素； 第四計算單元，用於計算所述霧化圖像的透射率；去霧圖像獲取單元，用於根據所述大氣光值和透射率，通過公式 t、 l(x)-AJyx) = ^/ / χ w對所述霧化圖像進行去霧操作，獲取去霧後的清晰圖像J(X)； max (i (jc), Z0J
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第一信息獲取單元包括 轉換模塊，用於將獲取的彩色霧化圖像轉換成灰度霧化圖像；二值化模塊，用於二值化所述灰度霧化圖像，將大於預設閾值的像素值設為1，小於或者等於預設閾值的像素值設為0 ；區域獲取模塊，用於以值為1的像素為中心，在預設寬度區域內，若像素值全為1，則該區域為暗像素失效區域，否則為暗像素區域。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述估算單元包括估算模塊，用於當所述暗像素失效區域個數為0時，則大氣光值為所述霧化圖像中霧濃度最大點的亮度值，所述霧濃度最大點對應為所述暗像素最大處；當至少存在一個暗像素失效區域在所述霧化圖像頂部時，則大氣光值為所述霧化圖像頂部暗像素失效區域的最大亮度值；當所述暗像素失效區域都不在所述霧化圖像頂部時，則大氣光值為所述暗像素區域中暗像素最大處所對應的霧化圖像位置的亮度值。
10.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第二計算單元包括判斷模塊，用於判斷與暗像素無效區域中景物深度相同的位置是否為暗像素有效位置；第一模塊，用於在所述位置為暗像素的有效位置時，則將該暗像素作為暗像素失效區域內的暗像素；第二模塊，用於在所述位置不是暗像素的有效位置時，則將所述景物深度最近位置的暗像素作為暗像素失效區域內的暗像素。
11.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第三信息獲取單元包括邊緣線獲取模塊，用於通過邊緣提取算法獲取暗像素圖中景物深度突變邊緣線； 區域獲取模塊，用於對所述景物深度突變邊緣線做預設寬度的膨脹處理，得到膨脹區域；信息獲取模塊，用於獲取所述霧化圖像中與該膨脹區域對應的區域內深度變化最明顯的邊緣線。
12.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述第三計算單元包括修正模塊，用於對邊緣線兩側預設寬度區域內計算暗像素時所使用的局部小區域進行修正，使修正後區域的邊緣線控制在所述深度突變邊緣線之內； 計算模塊，用於重新計算所述修正區域內的暗像素。
13.一種包含權利要求7至12任一項所述的基於單幅圖像去霧處理裝置的系統。
全文摘要
本發明屬於圖像處理技術領域，尤其涉及一種基於單幅圖像去霧的處理方法、裝置及系統，所述方法包括將霧化圖像劃分為暗像素區域和暗像素失效區域，並獲取暗像素失效區域的信息；計算暗像素區域內的暗像素；根據暗像素失效區域的個數及其分布位置，估算霧化圖像的大氣光值；獲取霧化圖像的景物深度信息；根據暗像素區域內的暗像素以及景物深度信息，估算暗像素失效區域內的暗像素；獲取霧化圖像中景物深度變化最明顯的邊緣線；重新計算邊緣線兩側預設寬度區域內的暗像素；計算霧化圖像的透射率；根據大氣光值和透射率，對霧化圖像進行去霧操作，獲取去霧後的清晰圖像。通過本發明，可有效完成灰白區域的去霧處理，並節省處理的時間和存儲空間。
文檔編號G06T5/00GK102411774SQ20111022593
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者吳金勇, 李芳 , 王一科, 龔灼 申請人:安防科技(中國)有限公司, 武漢恆億電子科技發展有限公司