單幅有霧圖像去霧算法研究.pdf

1、去霧技術(shù)是圖像處理領(lǐng)域中重要的研究內(nèi)容之一，有霧圖像通常存在顏色失真、對比度降低、模糊不清等退化問題，對場景中目標(biāo)物的研判造成一定的困難，嚴(yán)重的影響了戶外視覺系統(tǒng)效能的發(fā)揮。而霧天圖像降質(zhì)是個非常復(fù)雜的物理過程，現(xiàn)有的去霧模型并不能十全十美的描述該過程，加之單幅有霧圖像自身已知信息量少，導(dǎo)致現(xiàn)有去霧算法在各種紛繁多變的場景中去霧效果并不盡如人意。因此，在研究霧天圖像降質(zhì)機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究如何對單幅有霧圖像實(shí)現(xiàn)快速自適應(yīng)地去霧具有重要的理

2、論和實(shí)際意義。本文針對單幅圖像去霧問題做了如下研究：
　　散射是造成圖像降質(zhì)的主要原因。本文從大氣散射現(xiàn)象著手，分析波長對散射的影響，研究霧天圖像降質(zhì)過程和機(jī)理，重點(diǎn)闡述圖像降質(zhì)模型的兩個子模型——入射光衰減模型和大氣光成像模型，并對霧天圖像特性做了較為深入的分析，該部分對研究后續(xù)的圖像去霧技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　計(jì)算透射率是基于物理模型的去霧算法的重點(diǎn)。針對現(xiàn)有去霧算法計(jì)算透射率時巨大的時空復(fù)雜度，提出了基于場景輻射約束

3、的單幅圖像自適應(yīng)快速去霧算法。該算法得益于本文提出的先驗(yàn)約束條件——場景輻射約束，利用場景輻射約束條件實(shí)現(xiàn)了逐點(diǎn)、快速求解透射率，計(jì)算量顯著減少，并從根本上杜絕Halo效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，去霧后圖像細(xì)節(jié)清晰可辨，明亮有質(zhì)感，可視性得到很大提升，且處理速度快，可滿足一般工程實(shí)時性的要求。
　　針對基于暗原色先驗(yàn)的去霧算法計(jì)算復(fù)雜度高、不能處理天空區(qū)域等弊端，提出了基于暗原色先驗(yàn)和場景輻射約束的圖像去霧優(yōu)化算法。一方面利用引導(dǎo)圖濾波代

4、替 soft摳圖算法細(xì)化透射率圖，降低了整個算法的時空復(fù)雜度，運(yùn)算量大幅減少；另一方面，針對基于暗原色圖估算大氣光方法存在的不足，提出了優(yōu)化的大氣光估算方法，在一定程度上拓寬了算法的適用范圍，增強(qiáng)了算法的魯棒性；此外，暗原色先驗(yàn)最重要缺陷是不能處理天空區(qū)域，本文利用場景輻射約束條件優(yōu)勢，結(jié)合暗原色先驗(yàn)成功避免了算法在天空區(qū)域色彩失真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化的去霧算法可很好的處理天空區(qū)域，運(yùn)算速度快，復(fù)原圖像保真度較高，細(xì)節(jié)可辨，視覺效果好。