基于大氣散射模型的霧天圖像復(fù)原方法研究.pdf

1、霧霾天氣下，由于大氣中漂浮顆粒的散射作用，使得成像設(shè)備獲取的圖像嚴(yán)重降質(zhì)，呈現(xiàn)出對(duì)比度低、顏色失真、清晰度低等特點(diǎn)。而現(xiàn)有的戶外視覺(jué)系統(tǒng)中與圖像相關(guān)的處理算法只適合晴朗天氣條件下的圖像，因此在霧霾天氣下戶外視覺(jué)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。為了保證戶外視覺(jué)系統(tǒng)更具魯棒性和可靠性，對(duì)霧化圖像進(jìn)行快速有效的清晰化處理有著重要的意義。
　　本文從圖像復(fù)原的角度出發(fā)對(duì)圖像清晰化進(jìn)行了一系列的研究，提出并實(shí)現(xiàn)了快速有效的清晰化算法。選取若干戶外霧化圖像

2、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)合主觀觀察和客觀評(píng)價(jià)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析和比較。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1)闡述了圖像清晰化技術(shù)的研究背景和現(xiàn)狀。對(duì)圖像復(fù)原的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。詳細(xì)描述了大氣散射作用對(duì)成像設(shè)備的具體影響，并建立相應(yīng)的退化模型。根據(jù)模型分析了圖像退化的本質(zhì)原因和其表現(xiàn)的特性。
　　2)針對(duì)基于大氣耗散函數(shù)的快速去霧方法存在的不足，提出了一種基于高精度大氣耗散函數(shù)的快速霧天圖像復(fù)原算法。算法首先從大氣散射模型出

3、發(fā)，通過(guò)引入大氣耗散函數(shù)提出一種簡(jiǎn)化的大氣散射模型;然后，通過(guò)尋找天空區(qū)域或霧最濃區(qū)域的思想構(gòu)造出一種環(huán)境光的求解方法;最后，基于類(lèi)形態(tài)學(xué)的思想，通過(guò)計(jì)算拉依達(dá)準(zhǔn)則下限值的策略獲取高精度的大氣耗散函數(shù)，由此根據(jù)簡(jiǎn)化的大氣散射模型實(shí)現(xiàn)霧天圖像的快速?gòu)?fù)原。算法能夠真實(shí)地恢復(fù)場(chǎng)景的色彩和清晰度，且算法的時(shí)間復(fù)雜度是圖像像素?cái)?shù)的線性函數(shù)，在計(jì)算速度上取得了較大的提升。
　　3)暗原色先驗(yàn)去霧算法在處理單幅霧化圖像方面已經(jīng)取得了很好的效果，

4、但是該方法因需要消耗大量的存儲(chǔ)和計(jì)算資源而難以應(yīng)用，另外在暗原色失效區(qū)域透射率的計(jì)算不夠準(zhǔn)確。本文針對(duì)暗原色先驗(yàn)去霧算法的不足提出了一系列改進(jìn)方法。首先結(jié)合圖像降采樣和升采樣的方法，仍采用軟摳圖算法對(duì)初步估計(jì)的透射圖進(jìn)行求精。然后引入調(diào)整因子對(duì)暗原色失效區(qū)域的透射率重新修正從而避免該區(qū)域產(chǎn)生的色彩失真現(xiàn)象。最后對(duì)恢復(fù)的無(wú)霧圖像做亮度自適應(yīng)處理，進(jìn)一步改善圖像的視覺(jué)效果。實(shí)驗(yàn)表明改進(jìn)算法能夠快速地消除霧化圖像中的霧霾，恢復(fù)出真實(shí)自然的原始