一種單幅圖像去霧方法技術

本發明專利技術一種單幅圖像去霧方法，利用待去霧RGB圖像I的區域顏色均值向量及其L2范數來獲取傳播圖，再根據傳播圖和大氣光值來計算去霧后的圖像；該方法可以直接利用單幅RGB彩色圖像，無需外界提供任何其他信息；同時本發明專利技術計算去霧圖像過程中利用系數可以直接得到去霧圖像，無需在去霧后進一步增加圖像亮度以滿足顯示要求。

【技術實現步驟摘要】
一種單幅圖像去霧方法
本專利技術屬于數字圖像處理領域，適用于計算機視覺應用的前期預處理，可廣泛應用于道路、廣場視頻監控、行車記錄儀等領域，更具體地說為一種單幅圖像去霧方法。
技術介紹
近年來，我國的大氣污染越來越嚴重，由此產生的霧霾導致大氣能見度降低，戶外視頻監視系統很難直接得到具有一定能見度的圖像信息，直接導致監視系統的失效。為此在攝像機得到的圖像基礎上利用軟件算法實現圖像的去霧處理，增加圖像的能見度顯得意義重大。現有的圖像去霧算法主要包括：基于多視圖的方法、基于先驗知識的方法、和直接利用單幅圖像去霧的方法。基于多視圖和先驗知識的方法需要由外界提供深度等先驗信息，在實際應用中這些深度信息很難獲取，因此這兩類方法的適用性不強。直接利用單幅圖像去霧僅需要單幅圖像，去霧所需的所有信息由算法從待去霧的單幅圖像中自行獲取，為目前常用方法。然而目前常用的單幅圖像去霧方法中，大多利用大氣光值及反映圖像深度信息的傳播圖來計算去霧后的圖像，然而獲取傳播圖的方法大多基于暗通道來實現，如申請號為201210011326.5，名稱為“一種單幅圖像去霧方法及裝置”的專利技術專利，而利用暗通道存在以下缺陷：暗通道方法對每個滑窗圖像塊需要進行兩次計算最小值的運算，計算最小值的運算由于需要對圖像塊中所有像素按像素值進行排序操作，故計算較為耗時。
技術實現思路
本專利技術的主要專利技術點在于通過區域RGB顏色向量統計特征來獲取傳播圖，該方法可以直接利用單幅RGB彩色圖像，無需外界提供任何其他信息；同時本專利技術計算去霧圖像過程中利用系數α可以直接得到去霧圖像，無需在去霧后進一步增加圖像亮度以滿足顯示要求。為解決上述技術問題，本專利技術一種單幅圖像去霧方法，該方法通過有霧RGB彩色圖像的大氣光值及反映圖像深度信息的傳播圖來計算去霧后的圖像，該方法中的傳播圖通過以下方法獲取：步驟A、獲取待去霧RGB圖像I的區域顏色均值向量及其L2范數；步驟A-1、輸入大小為m×n的待去霧RGB圖像I，圖像I中每個像素點對應一個1×3顏色向量[IR(i,j),IG(i,j),IB(i,j)],其中，i,j表示像素點坐標，i∈[1,m],j∈[1,n],m、n均為正整數；步驟A-2：獲取圖像I中滿足以下條件的所有區域窗口Ω(i,j)：以第i行第j列為中心像素點，構建大小為(2r+1)×(2r+1)的區域窗口；其中，i的取值范圍是r+1到m-r之間的整數；j的取值范圍是r+1到n-r之間的整數，r為區域窗口的半徑；步驟A-3：利用下式獲取每個區域窗口Ω(i,j)對應的圖像I區域顏色均值向量E(i,j)E(i，j)＝[eR(i,j)，eG(i,j),eB(i,j)]T，其中C∈{R,G,B}；步驟A-4：根據每個E(i,j)得到對應的圖像I區域顏色均值向量的L2范數u(i,j)，其表達形式：u(i,j)＝||E(i,j)||2；步驟B、獲取反映圖像深度信息的傳播圖T；步驟B-1、利用下式計算傳播圖T的初始值式中，A為大氣光值，AT表示對A進行轉置運算；步驟B-2、利用引導濾波算法進一步優化傳播圖初始值得到反映圖像深度信息的傳播圖T。本專利技術的另一個專利技術點，有霧RGB彩色圖像的大氣光值A的可以采用以下步驟獲取：a、建立一個m×n的矩陣U，其中，矩陣U中第i行第j列元素為圖像I區域顏色均值向量的L2范數u(i,j)，當i<r+1或i>m-r且j<r+1或j>n-r時，u(i,j)＝0；b、選取矩陣U中最大元素對應的imax，jmax；c、在圖像I中以imax，jmax為中心像素點，建立大小為(2r+1)×(2r+1)的區域窗口Ωmax(imax,jmax)，r為區域窗口半徑；d、計算Ωmax(imax,jmax)中所有像素點對應的1×3顏色向量的L2范數，其中顏色向量L2范數中最大值對應的顏色向量即為大氣光值A。為了直接得到去霧圖像，無需在去霧后進一步增加圖像亮度以滿足顯示要求，本專利技術單幅圖像去霧方法中，根據下式計算去霧后圖像J：式中，t0＝0.3,a∈[0.6,0.9]，T(i,j)為傳播圖，I(i,j)為待去霧原圖；max(T(i,j),t0)表示當T(i,j)≥t0時,max(T(i,j),t0)＝T(i,j)；否則max(T(i,j),t0)＝t0。本專利技術與現有技術相比具有以下顯著的優點：(1)基于區域RGB顏色向量統計特征的圖像去霧方法，可以直接利用單幅RGB彩色圖像，無需外界提供任何其他信息；(2)無需進行大量的搜索最小值運算，提高了圖像去霧的實時性；(3)直接得到去霧圖像，無需在去霧后進一步增加圖像亮度以滿足顯示要求。附圖說明圖1為獲取圖像I中滿足條件的所有區域窗口Ω(i,j)示意圖；圖2(a)為實施例原始霧天圖像I；圖2(b)為實施例中傳播圖的初始值圖2(c)為實施例引導濾波后的傳播圖T；圖2(d)實施例去霧后的圖像J；具體實施方式本專利技術一種單幅圖像去霧方法，該方法通過有霧RGB彩色圖像的大氣光值及反映圖像深度信息的傳播圖來計算去霧后的圖像，該方法中的傳播圖通過以下方法獲取：步驟A、獲取待去霧RGB圖像I的區域顏色均值向量及其L2范數；步驟A-1、輸入大小為m×n的待去霧RGB圖像I，圖像I中每個像素點對應一個1×3顏色向量[IR(i,j),IG(i,j),IB(i,j)],其中，i,j表示像素點坐標，i∈[1,m],j∈[1,n],m、n均為正整數；步驟A-2：獲取圖像I中滿足以下條件的所有區域窗口Ω(i,j)：以第i行第j列為中心像素點，構建大小為(2r+1)×(2r+1)的區域窗口；其中，i的取值范圍是r+1到m-r之間的整數；j的取值范圍是r+1到n-r之間的整數，r為區域窗口的半徑；步驟A-3：利用下式獲取每個區域窗口Ω(i,j)對應的圖像I區域顏色均值向量E(i,j)E(i，j)＝[eR(i,j)，eG(i,j),eB(i,j)]T，其中C∈{R,G,B}；步驟A-4：根據每個E(i,j)得到對應的圖像I區域顏色均值向量的L2范數u(i,j)，其表達形式：u(i,j)＝||E(i,j)||2；步驟B、獲取反映圖像深度信息的傳播圖T；步驟B-1、利用下式計算傳播圖T的初始值式中，A為大氣光值，AT表示對A進行轉置運算；步驟B-2、利用引導濾波算法進一步優化傳播圖初始值得到反映圖像深度信息的傳播圖T；利用引導濾波算法進行進一步優化傳播圖初始值為本領域公知技術，具體參見He,K.M.,Sun,J.,andTang,X.O.GuidedImageFiltering,IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,2013,35(6):1397-1409，此處不再贅述！獲取有霧RGB彩色圖像的大氣光值可以采用傳統方法獲取也可以采用以下步驟：a、建立一個m×n的矩陣U本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單幅圖像去霧方法，該方法通過有霧RGB彩色圖像的大氣光值及反映圖像深度信息的傳播圖來計算去霧后的圖像，其特征在于，該方法中的傳播圖通過以下方法獲取：步驟A、獲取待去霧RGB圖像I的區域顏色均值向量及其L2范數；步驟A?1、輸入大小為m×n的待去霧RGB圖像I，圖像I中每個像素點對應一個1×3顏色向量[IR(i,j),IG(i,j),IB(i,j)],其中，i,j表示像素點坐標，i∈[1,m],j∈[1,n],其中，m、n均為正整數；步驟A?2：獲取圖像I中滿足以下條件的所有區域窗口Ω(i,j)：以第i行第j列為中心像素點，構建大小為(2r+1)×(2r+1)的區域窗口；其中，i的取值范圍是r+1到m?r之間的整數；j的取值范圍是r+1到n?r之間的整數，r區域窗口半徑；步驟A?3：利用下式獲取每個區域窗口Ω(i,j)對應的圖像I區域顏色均值向量E(i,j)E（i，j）=[eR(i,j)，eG(i,j),eB(i,j)]T，其中C∈{R,G,B}；步驟A?4：根據每個E(i,j)得到對應的圖像I區域顏色均值向量的L2范數u(i,j)，其表達形式：u(i,j)=||E(i,j)||2；步驟B、獲取反映圖像深度信息的傳播圖T；步驟B?1、利用下式計算傳播圖T的初始值T~(i,j)=1-ATE(i,j)-u(i,j)2||A||22-ATE(i,j)]]>式中，A為大氣光值，AT表示對A進行轉置運算；步驟B?2、利用引導濾波算法進一步優化傳播圖初始值得到反映圖像深度信息的傳播圖T。...

【技術特征摘要】
1.一種單幅圖像去霧方法，該方法通過有霧RGB彩色圖像的大氣光值及反映圖像深度信息的傳播圖來計算去霧后的圖像，其特征在于，根據下式計算去霧后圖像J：式中，t0＝0.3,α∈[0.6,0.9]，T(i,j)為傳播圖，I(i,j)為待去霧原圖；max(T(i,j),t0)表示當T(i,j)≥t0時,max(T(i,j),t0)＝T(i,j)；否則max(T(i,j),t0)＝t0；該方法中的傳播圖通過以下方法獲取：步驟A、獲取待去霧RGB圖像I的區域顏色均值向量及其L2范數；步驟A-1、輸入大小為m×n的待去霧RGB圖像I，圖像I中每個像素點對應一個1×3顏色向量[IR(i,j),IG(i,j),IB(i,j)],其中，i,j表示像素點坐標，i∈[1,m],j∈[1,n],其中，m、n均為正整數；步驟A-2：獲取圖像I中滿足以下條件的所有區域窗口Ω(i,j)：以第i行第j列為中心像素點，構建大小為(2r+1)×(2r+1)的區域窗口；其中，i的取值范圍是r+1到m-r之間的整數；j的取值范圍是r+1到n-r之間的整數，r區域窗口半徑；步驟A-3：利用下式獲取每個區域窗口Ω(i,j)對應的圖像I區域顏色均值向量E(i,j)E(i，j)＝[eR(i,j)，eG(i,j),eB(i,j)]T，其中C∈{R,G,B}；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁萌，魏麗，王幫峰，劉中杰，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32