一种单幅图像去雾方法技术

本发明专利技术一种单幅图像去雾方法，利用待去雾RGB图像I的区域颜色均值向量及其L2范数来获取传播图，再根据传播图和大气光值来计算去雾后的图像；该方法可以直接利用单幅RGB彩色图像，无需外界提供任何其他信息；同时本发明专利技术计算去雾图像过程中利用系数可以直接得到去雾图像，无需在去雾后进一步增加图像亮度以满足显示要求。

【技术实现步骤摘要】
一种单幅图像去雾方法
本专利技术属于数字图像处理领域，适用于计算机视觉应用的前期预处理，可广泛应用于道路、广场视频监控、行车记录仪等领域，更具体地说为一种单幅图像去雾方法。
技术介绍
近年来，我国的大气污染越来越严重，由此产生的雾霾导致大气能见度降低，户外视频监视系统很难直接得到具有一定能见度的图像信息，直接导致监视系统的失效。为此在摄像机得到的图像基础上利用软件算法实现图像的去雾处理，增加图像的能见度显得意义重大。现有的图像去雾算法主要包括：基于多视图的方法、基于先验知识的方法、和直接利用单幅图像去雾的方法。基于多视图和先验知识的方法需要由外界提供深度等先验信息，在实际应用中这些深度信息很难获取，因此这两类方法的适用性不强。直接利用单幅图像去雾仅需要单幅图像，去雾所需的所有信息由算法从待去雾的单幅图像中自行获取，为目前常用方法。然而目前常用的单幅图像去雾方法中，大多利用大气光值及反映图像深度信息的传播图来计算去雾后的图像，然而获取传播图的方法大多基于暗通道来实现，如申请号为201210011326.5，名称为“一种单幅图像去雾方法及装置”的专利技术专利，而利用暗通道存在以下缺陷：暗通道方法对每个滑窗图像块需要进行两次计算最小值的运算，计算最小值的运算由于需要对图像块中所有像素按像素值进行排序操作，故计算较为耗时。
技术实现思路
本专利技术的主要专利技术点在于通过区域RGB颜色向量统计特征来获取传播图，该方法可以直接利用单幅RGB彩色图像，无需外界提供任何其他信息；同时本专利技术计算去雾图像过程中利用系数α可以直接得到去雾图像，无需在去雾后进一步增加图像亮度以满足显示要求。为解决上述技术问题，本专利技术一种单幅图像去雾方法，该方法通过有雾RGB彩色图像的大气光值及反映图像深度信息的传播图来计算去雾后的图像，该方法中的传播图通过以下方法获取：步骤A、获取待去雾RGB图像I的区域颜色均值向量及其L2范数；步骤A-1、输入大小为m×n的待去雾RGB图像I，图像I中每个像素点对应一个1×3颜色向量[IR(i,j),IG(i,j),IB(i,j)],其中，i,j表示像素点坐标，i∈[1,m],j∈[1,n],m、n均为正整数；步骤A-2：获取图像I中满足以下条件的所有区域窗口Ω(i,j)：以第i行第j列为中心像素点，构建大小为(2r+1)×(2r+1)的区域窗口；其中，i的取值范围是r+1到m-r之间的整数；j的取值范围是r+1到n-r之间的整数，r为区域窗口的半径；步骤A-3：利用下式获取每个区域窗口Ω(i,j)对应的图像I区域颜色均值向量E(i,j)E(i，j)＝[eR(i,j)，eG(i,j),eB(i,j)]T，其中C∈{R,G,B}；步骤A-4：根据每个E(i,j)得到对应的图像I区域颜色均值向量的L2范数u(i,j)，其表达形式：u(i,j)＝||E(i,j)||2；步骤B、获取反映图像深度信息的传播图T；步骤B-1、利用下式计算传播图T的初始值式中，A为大气光值，AT表示对A进行转置运算；步骤B-2、利用引导滤波算法进一步优化传播图初始值得到反映图像深度信息的传播图T。本专利技术的另一个专利技术点，有雾RGB彩色图像的大气光值A的可以采用以下步骤获取：a、建立一个m×n的矩阵U，其中，矩阵U中第i行第j列元素为图像I区域颜色均值向量的L2范数u(i,j)，当i<r+1或i>m-r且j<r+1或j>n-r时，u(i,j)＝0；b、选取矩阵U中最大元素对应的imax，jmax；c、在图像I中以imax，jmax为中心像素点，建立大小为(2r+1)×(2r+1)的区域窗口Ωmax(imax,jmax)，r为区域窗口半径；d、计算Ωmax(imax,jmax)中所有像素点对应的1×3颜色向量的L2范数，其中颜色向量L2范数中最大值对应的颜色向量即为大气光值A。为了直接得到去雾图像，无需在去雾后进一步增加图像亮度以满足显示要求，本专利技术单幅图像去雾方法中，根据下式计算去雾后图像J：式中，t0＝0.3,a∈[0.6,0.9]，T(i,j)为传播图，I(i,j)为待去雾原图；max(T(i,j),t0)表示当T(i,j)≥t0时,max(T(i,j),t0)＝T(i,j)；否则max(T(i,j),t0)＝t0。本专利技术与现有技术相比具有以下显著的优点：(1)基于区域RGB颜色向量统计特征的图像去雾方法，可以直接利用单幅RGB彩色图像，无需外界提供任何其他信息；(2)无需进行大量的搜索最小值运算，提高了图像去雾的实时性；(3)直接得到去雾图像，无需在去雾后进一步增加图像亮度以满足显示要求。附图说明图1为获取图像I中满足条件的所有区域窗口Ω(i,j)示意图；图2(a)为实施例原始雾天图像I；图2(b)为实施例中传播图的初始值图2(c)为实施例引导滤波后的传播图T；图2(d)实施例去雾后的图像J；具体实施方式本专利技术一种单幅图像去雾方法，该方法通过有雾RGB彩色图像的大气光值及反映图像深度信息的传播图来计算去雾后的图像，该方法中的传播图通过以下方法获取：步骤A、获取待去雾RGB图像I的区域颜色均值向量及其L2范数；步骤A-1、输入大小为m×n的待去雾RGB图像I，图像I中每个像素点对应一个1×3颜色向量[IR(i,j),IG(i,j),IB(i,j)],其中，i,j表示像素点坐标，i∈[1,m],j∈[1,n],m、n均为正整数；步骤A-2：获取图像I中满足以下条件的所有区域窗口Ω(i,j)：以第i行第j列为中心像素点，构建大小为(2r+1)×(2r+1)的区域窗口；其中，i的取值范围是r+1到m-r之间的整数；j的取值范围是r+1到n-r之间的整数，r为区域窗口的半径；步骤A-3：利用下式获取每个区域窗口Ω(i,j)对应的图像I区域颜色均值向量E(i,j)E(i，j)＝[eR(i,j)，eG(i,j),eB(i,j)]T，其中C∈{R,G,B}；步骤A-4：根据每个E(i,j)得到对应的图像I区域颜色均值向量的L2范数u(i,j)，其表达形式：u(i,j)＝||E(i,j)||2；步骤B、获取反映图像深度信息的传播图T；步骤B-1、利用下式计算传播图T的初始值式中，A为大气光值，AT表示对A进行转置运算；步骤B-2、利用引导滤波算法进一步优化传播图初始值得到反映图像深度信息的传播图T；利用引导滤波算法进行进一步优化传播图初始值为本领域公知技术，具体参见He,K.M.,Sun,J.,andTang,X.O.GuidedImageFiltering,IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,2013,35(6):1397-1409，此处不再赘述！获取有雾RGB彩色图像的大气光值可以采用传统方法获取也可以采用以下步骤：a、建立一个m×n的矩阵U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单幅图像去雾方法，该方法通过有雾RGB彩色图像的大气光值及反映图像深度信息的传播图来计算去雾后的图像，其特征在于，该方法中的传播图通过以下方法获取：步骤A、获取待去雾RGB图像I的区域颜色均值向量及其L2范数；步骤A‑1、输入大小为m×n的待去雾RGB图像I，图像I中每个像素点对应一个1×3颜色向量[IR(i,j),IG(i,j),IB(i,j)],其中，i,j表示像素点坐标，i∈[1,m],j∈[1,n],其中，m、n均为正整数；步骤A‑2：获取图像I中满足以下条件的所有区域窗口Ω(i,j)：以第i行第j列为中心像素点，构建大小为(2r+1)×(2r+1)的区域窗口；其中，i的取值范围是r+1到m‑r之间的整数；j的取值范围是r+1到n‑r之间的整数，r区域窗口半径；步骤A‑3：利用下式获取每个区域窗口Ω(i,j)对应的图像I区域颜色均值向量E(i,j)E（i，j）=[eR(i,j)，eG(i,j),eB(i,j)]T，其中C∈{R,G,B}；步骤A‑4：根据每个E(i,j)得到对应的图像I区域颜色均值向量的L2范数u(i,j)，其表达形式：u(i,j)=||E(i,j)||2；步骤B、获取反映图像深度信息的传播图T；步骤B‑1、利用下式计算传播图T的初始值T~(i,j)=1-ATE(i,j)-u(i,j)2||A||22-ATE(i,j)]]>式中，A为大气光值，AT表示对A进行转置运算；步骤B‑2、利用引导滤波算法进一步优化传播图初始值得到反映图像深度信息的传播图T。...

【技术特征摘要】
1.一种单幅图像去雾方法，该方法通过有雾RGB彩色图像的大气光值及反映图像深度信息的传播图来计算去雾后的图像，其特征在于，根据下式计算去雾后图像J：式中，t0＝0.3,α∈[0.6,0.9]，T(i,j)为传播图，I(i,j)为待去雾原图；max(T(i,j),t0)表示当T(i,j)≥t0时,max(T(i,j),t0)＝T(i,j)；否则max(T(i,j),t0)＝t0；该方法中的传播图通过以下方法获取：步骤A、获取待去雾RGB图像I的区域颜色均值向量及其L2范数；步骤A-1、输入大小为m×n的待去雾RGB图像I，图像I中每个像素点对应一个1×3颜色向量[IR(i,j),IG(i,j),IB(i,j)],其中，i,j表示像素点坐标，i∈[1,m],j∈[1,n],其中，m、n均为正整数；步骤A-2：获取图像I中满足以下条件的所有区域窗口Ω(i,j)：以第i行第j列为中心像素点，构建大小为(2r+1)×(2r+1)的区域窗口；其中，i的取值范围是r+1到m-r之间的整数；j的取值范围是r+1到n-r之间的整数，r区域窗口半径；步骤A-3：利用下式获取每个区域窗口Ω(i,j)对应的图像I区域颜色均值向量E(i,j)E(i，j)＝[eR(i,j)，eG(i,j),eB(i,j)]T，其中C∈{R,G,B}；...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁萌，魏丽，王帮峰，刘中杰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32