基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法
2023-06-06 02:22:01 1
專利名稱：基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法
技術領域：
本發明涉及一種基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法。
背景技術：
在計算機視覺領域，對有霧場景下圖像的清晰化處理是一個重要的問題，它對於後續的操作(如目視解譯以及計算機視覺分析)來說至關重要。在可見光成像範圍內，由於受到大氣中霧、塵埃等微粒的影響，隨著傳輸距離的增加，物體反射後到達相機感光片的光線很微弱，使得成像模糊不清，尤其是在大霧天氣下，能見度很低，大霧天氣下拍攝的圖像霧霾情況更加嚴重。因此，需要通過去霧手段恢復出成像微弱的細節部分，具有重大的現實意義。目前，在計算機視覺領域，對霧霾圖像/視頻的霧天清晰化處理方法大致分為兩種:一種是通過提高對比度的增強方法，一種是基於物理模型的圖像復原方法。由於通過提高對比度的增強方法是一種相·對手段，儘管提高了圖像清晰度，但是可能會丟失圖像部分細節、顏色失真等。基於物理模型的圖像復原技術從霧的產生機理出發去除圖像中的霧霾影響，得到的圖像具有無霧場景的真實感，如暗通道先驗去霧技術，它是一種簡單實用的去霧方法，但原算法計算複雜度高，運算速度慢，因而不容易硬體實現。霧霾天氣條件下單色大氣散射模型可以用下式表示:I(x)=J(x)t(x)+A(l_t(x))。其中，I(x)表示觀察到的亮度即觀察到的圖像，J(x)表示場景輻射亮度，也就是需要恢復的無霧圖像，A表示整體大氣光值，t(x)表示介質傳輸率，用以描述未經散射而直接到達傳感器的福射亮度。J(x)t(x)叫做直接衰減項(direct attenuation),用以描述場景福射亮度及其在介質中的衰減，可以看出場景福射亮度是以場景深度d為冪的指數衰減函數;A(l-t(x))叫做大氣散射光(airlight)，它造成場景的模糊和顏色的偏移失真。從幾何學角度講，方程I (X) =J (X) t (X) +A (1-t (X))意味著向量I (X)、J (X)和A在RGB彩色空間中是共面的，它們的終點在同一條直線上，因此，介質傳輸率t是兩截線段之比:
權利要求
1.基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法，當大氣同質時，霧霾天氣條件下單色大氣散射模型用下式表示:I(x) = J(x)t(x)+A(l-t(x)) 其中，I(X)表示觀察到的圖像亮度，J(X)表示無霧圖像的場景輻射亮度，A表示整體大氣光值，t (x)表不介質傳輸率； J(x)t(x)為直接衰減項，用以描述場景輻射亮度及其在介質中的衰減； A(l-t(x))為大氣散射光，造成場景的模糊和顏色的偏移失真； 其特徵在於:所述的估算與優化方法包括一個傳輸率估算的步驟和一個傳輸率快速高斯濾波器優化的步驟: 所述的傳輸率估算的步驟包括以下步驟: 511:對三個通道的霧霾成像方程I(X) =J(x)t(x)+A(l-t(x))進行最小化操作得到最小值亮度圖； 512:對最小值亮度圖每個像素點的矩形鄰域取最小值操作得到暗通道圖像； 513:選取暗通道中0.1%個像素最大灰度值的均值作為大氣光值； 514:根據暗通道圖像計算得到傳輸圖像:
2.根據權利要求1所述的基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法，其特徵在於:所述的前向一維濾波結果: w [n] = Bin [η] + ^1W [n-1] +b2w [n_2] +b3w [n_3]) /b0 ； 其中，w[n]表示進行前向一維濾波之後得到的像素值，in [η]表示圖像η點的像素值，w[n-l]表示η點的前向一維濾波得到的上一個像素值，w[n-2]表示n_l點的前向一維濾波得到的上一個像素值;w[n-3]表示n-2點的前向一維濾波得到的上一個像素值。
3.根據權利要求1所述的基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法，其特徵在於:所述的後向一維濾波結果: out [n] = Bw [η] + (t^out [n+1] +b2out [n+2] +b3out [n+3]) /b0 ； 其中，out[n]表示經過後向一維濾波後得到的像素值，w[n]表示進行前向一維濾波之後得到的像素值，out [n+1]表示η點的後向一維濾波得到的下一個像素值，out [n+2]表示n+1點的後向一維濾波得到的下一個像素值，out [n+3]表示n+2點的後向一維濾波得到的下一個像素值。
4.根據權利要求2或3所述的基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法，其特徵在於:所述的Ivbplvb3表示計算得到的係數:b0 = 1.57825+ (2.44413q) + (1.4281q2) + (0.422205q3)，bi = (2.44413q) + (2.85619q2) + (1.26661q3)，b2 = -((1.4281q2) + (l.26661q3))，b3 = 0.422205q3; 其中，q表示遞歸參數。
5.根據權利要求4所述的基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法，其特徵在於:所述的q表示遞歸參數:
全文摘要
本發明公開了一種基於快速高斯濾波的霧霾圖像介質傳輸率估算與優化方法，包括傳輸率的估算和傳輸率的快速高斯濾波器優化；整個去霧流程包括在每個像素點的三個顏色值中取最小值得到最小值亮度圖；在最小值亮度圖像中求取每個像素點鄰域最小值得到暗通道圖像；選取暗通道中0.1%個最大灰度值像素的均值作為大氣光值；根據暗通道圖像計算傳輸圖像；採用快速高斯濾波器細化傳輸圖；帶入霧化成像模型恢復無霧場景。本發明採用遞歸高斯濾波方法優化傳輸率，優化結果良好，且容易採用可編程邏輯器件的快速實現。
文檔編號G06T5/00GK103226816SQ20131012364
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者劉軍, 肖然, 何琦, 宋博 申請人:成都國騰電子技術股份有限公司