强光源下图像去雾方法和装置转让专利
申请号 : CN201710591762.7
文献号 : CN107316284B
文献日 : 2019-01-08
发明人 : 高珊珊 , 迟静 , 兰婷婷 , 王珊 , 孟凡丽
申请人 : 山东财经大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种强光源下图像去雾方法,其特征是,包括以下步骤:对输入雾图进行图像分割,分离出非光源区域和强光源区域;
将大气光分量分为大气光常值分量和强光源影响分量并分别计算;
基于所述大气光常值分量和强光源影响分量,估计透射率;
对非光源区域和强光源区域分别进行去雾处理,恢复出无雾图像;
其中,所述强光源影响分量表示为:
S(x)=1/(k1+k2×d(x)+k3×d(x)2)IL(x0)其中,k1,k2,k3为散射系数,光衰减系数=1/(k1+k2×d(x)+k3×d(x)2),IL(x0)表示光源中心的强度,d(x)为非光源区域I'(x)中任一像素点到光源中心的距离;
非光源区域I'(x)恢复公式为:
强光源区域IL(x)恢复公式为:
JL(x)表示光源修复图,J'(x)表示复原的清晰图像的非光源区域,C为大气光常值分量,t(x)为透射率的最终估计值。
2.如权利要求1所述的一种强光源下图像去雾方法,其特征在于:所述图像分割采用自适应区域生长算法:选取输入雾图的灰度图中n个最亮像素构成像素集,标记位置为P1,P2,P3……Pn,选取该像素集的中心位置作为光源中心,即种子像素,记为:设Pcenter像素值为Pcenter(x0,y0),以Pcenter为中心,考虑Pcenter的8邻域像素,像素值记为P(x,y),如果满足生长规则|P(x,y)-Pcenter(x0,y0)|
3.如权利要求1所述的一种强光源下图像去雾方法,其特征在于,所述大气光常值分量计算方法为:在非光源区域I'(x)中去除强光源影响分量S(x)得到新雾图I'(x)-S(x),选取新雾图对应的暗通道图中亮度最大的前0.1%的像素,这个像素集对应图像I'(x)中亮度最大的值即大气光常量分量C。
4.如权利要求1或3所述的一种强光源下图像去雾方法,其特征在于,非光源区域和强光源区域的去雾处理过程包括以下步骤:非光源区域雾天退化模型为:
I'(x)=J'(x)t(x)+A(x)(1-t(x)) =J'(x)t(x)+L(x)(1-t(x))+C(1-t(x))其中,I'(x)是在图像分割后输入雾图的非光源区域,L(x)(1-t(x))=S(x)是强光源影响分量,C(1-t(x))是弱光源影响分量;A(x)表示全局大气光值;
对上述模型去除强光源影响分量:
I'(x)-S(x)=J'(x)t(x)+C(1-t(x))记I(x)=I'(x)-S(x),得到:
I(x)=J'(x)t(x)+C(1-t(x))归一化处理,得到:
Cc表示大气光常值分量,Ic(x)和J'c(x)分别表示新雾图和复原的清晰图像的非光源区域;
假设透射率t(x)为常数,两边求两次最小值运算,得到:根据暗原色先验理论可知: 得到透射率的预估值:利用He的引导滤波算法对透射率进行细化,得到透射率的最终估计值t(x)。
5.一种强光源下图像去雾装置,其特征是,包括:图像分割模块,用于对输入雾图进行图像分割,分离非光源区域和强光源区域;
大气光计算模块,用于将大气光分量分为大气光常值分量和强光源影响分量并分别计算;
透射率计算模块,用于基于所述大气光常值分量和强光源影响分量,估计透射率;
图像去雾模块,用于对非光源区域和强光源区域分别进行去雾处理,恢复出无雾图像;
其中,所述强光源影响分量表示为:
S(x)=1/(k1+k2×d(x)+k3×d(x)2)IL(x0)其中,k1,k2,k3为散射系数,光衰减系数=1/(k1+k2×d(x)+k3×d(x)2),IL(x0)表示光源中心的强度,d(x)为非光源区域I'(x)中任一像素点到光源中心的距离;
非光源区域I'(x)恢复公式为:
强光源区域IL(x)恢复公式为:
JL(x)表示光源修复图,J'(x)表示复原的清晰图像的非光源区域,C为大气光常值分量,t(x)为透射率的最终估计值。
6.如权利要求5所述的一种强光源下图像去雾装置,其特征在于:所述图像分割采用自适应区域生长算法:选取输入雾图的灰度图中n个最亮像素构成像素集,标记位置为P1,P2,P3……Pn,选取该像素集的中心位置作为光源中心,即种子像素,记为:设Pcenter像素值为Pcenter(x0,y0),以Pcenter为中心,考虑Pcenter的8邻域像素,像素值记为P(x,y),如果满足生长规则|P(x,y)-Pcenter(x0,y0)|
7.如权利要求5所述的一种强光源下图像去雾装置,其特征在于,所述大气光常值分量计算方法为:在非光源区域I'(x)中去除强光源影响分量S(x)得到新雾图I'(x)-S(x),选取新雾图对应的暗通道图中亮度最大的前0.1%的像素,这个像素集对应图像I'(x)中亮度最大的值即大气光常量分量C。
8.如权利要求5或7所述的一种强光源下图像去雾装置,其特征在于,非光源区域和强光源区域的去雾处理过程包括以下步骤:非光源区域雾天退化模型为:
I'(x)=J'(x)t(x)+A(x)(1-t(x)) =J'(x)t(x)+L(x)(1-t(x))+C(1-t(x))其中,I'(x)是在图像分割后输入雾图的非光源区域,L(x)(1-t(x))=S(x)是强光源影响分量,C(1-t(x))是弱光源影响分量;A(x)表示全局大气光值;
对上述模型去除强光源影响分量:
I'(x)-S(x)=J'(x)t(x)+C(1-t(x))记I(x)=I'(x)-S(x),得到:
I(x)=J'(x)t(x)+C(1-t(x))归一化处理,得到:
Cc表示大气光常值分量,Ic(x)和J'c(x)分别表示新雾图和复原的清晰图像的非光源区域;
假设透射率t(x)为常数,两边求两次最小值运算,得到:根据暗原色先验理论可知: 得到透射率的预估值:利用He的引导滤波算法对上述求得的透射率进行细化,得到透射率的最终估计值t(x)。