一种改进的快速去雾方法技术

本发明专利技术公开了一种改进的快速去雾方法，分为三个部分：第一部分是对YUV数据进行均值降采样处理，并且转换成RGB格式的小图；第二部分是为了解决降采样带来突变边缘变黑的问题，对小图透射率进行最大值滤波；第三部分是针对降采样带来的块效应，采用双线性插值升采样避免块效应。本发明专利技术提出的方法针对500W像素YUV格式的视频，能够在PC机上达到实时处理。本发明专利技术针对降采样和升采样带来的黑边副作用，提出了一种有效的改善方法，可以有效避免这种副作用。本发明专利技术针对降采样产生的块效应，提出双线性插值升采样进行块效应的去除。

An improved fast de fogging method

The invention discloses a fast defogging method improved, is divided into three parts: the first part is the YUV data on the average down sampling processing, and converted into a small map of the RGB format; the second part is to solve the desampling bring mutation edge black problem of small map transmission rate maximum filter the third part is for the block effect; bring down sampling, using bilinear interpolation interpolation to avoid the block effect. The method of the invention can achieve real-time processing on the PC machine for the 500W pixel YUV format video. The invention provides an effective improvement method for the side effect caused by the sampling and the sampling, which can effectively avoid the side effect. According to the block effect caused by the down sampling, this paper proposes a bilinear interpolation to remove the block effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字图像处理、智能交通的
，具体涉及一种改进的快速去雾方法。
技术介绍
近几年，环境污染情况很严重，尤其雾霾的天气越来越多。雾、霾是一种悬浮在空气中的颗粒，它的散射作用大大降低了图像质量。图像质量的降低直接影响测速仪、行车记录仪等户外图像采集系统的功能。不仅降低图像的可视性，更对后续图像处理算法(如车牌识别、特征提取、图像分析等)的进行造成困难。图像采集装置如今以高清摄像头居多，采集的图像清晰，但是图像的数据量也较大，处理起来耗时较长。因此专利技术一种能够快速去雾的方法显得很重要。但是现有的去雾算法性能和功能是一对矛盾体，效果好的算法复杂度高，很难达到实时性；速度快的算法较简单，但是处理结果不理想，往往会引起色彩的失真等副作用。因此需要对性能和功能两方面进行一个权衡，提出一种方法，在性能和功能上都有不错的表现。现有的图像去雾处理方法有很多，总体上可以分为两大类：基于图像增强的方法和基于物理模型的方法。图像增强的方法是对被降质的图像进行增强，改善图像的质量。该方法较简单，处理速度较快，但是处理效果不理想，可能会造成图像部分信息的损失，以致图像失真。基于物理模型的方法，这种方法通过研究大气悬浮颗粒对光的散射作用，建立大气散射模型，了解图像退化的物理机理，并反演复原出无雾图像，现如今很多去雾算法都是基于物理模型提出的。现有技术一(HeK,SunJ,TangX.Singleimagehazeremovalusingdarkchannelprior.IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,2011,33(12):2341-2353)通过对大量无雾图像统计特征观察，发现了被命名为暗原色先验的先验规律。该方法在处理效果上有非常好的表现，开辟了图像去雾的一个新领域。但是文中采用软抠图来细化透射率图，复杂度非常高，耗时长，后来文章作者又使用导向滤波代替软抠图的方式，去雾效果相当，处理速度却提高100倍左右。但是即使使用导向滤波针对高清视频进行去雾，想要实现实时处理，还有很大的差距。现有技术二(TarelJP,HautiereN.Fastvisibilityrestorationfromasinglecolororgraylevelimage.In:Proceedingsofthe12thIEEEInternationalConferenceonComputerVision,2009.Kyoto:IEEE,2009.2201-2208)中，提出了一种快速去雾的方法，使用双中值滤波代替现有技术一中的最小值滤波和导向滤波，大大简化了处理过程，提高效率。但是中值滤波并不是好的边缘保持滤波算法，局部区域景深突变会产生光晕效应。并且算法中的参数较多，无法实现自适应调整，需要人工进行测试调整，在实际应用中受到了限制。国内也有很多研究机构或者高校在去雾方面有不错的成果。现有技术三(基于DSP的雾天视频处理系统及方法CN103347171A)设计了一套针对雾天视频的处理系统，包含硬件和软件的设计，程序优化中针对有些变化缓慢的参数采用隔时更新的方法减少处理时间。但是作者最后只说到针对432*283的图像进行仿真处理耗时3.622s，并没有明确表示在DSP平台上针对高清视频能否达到实时性。现有技术四(CN104240192A，专利技术名称：一种快速的单幅图像去雾算法)中通过图像色彩空间的RGB三通道中的最小值、图像梯度和暗通道图以特定的条件快速合成出去雾模型所需要的透射图，代替了原来暗原色验去雾算法中软抠图法求解透射图的步骤，并优化了暗通道的计算。这种方法将原来的大规模稀疏矩阵的运算变为了对几幅不同信息图像对应像素点的比较，运算量大大减小，且在大多数情况下能得到与原算法效果同等理想的结果。
技术实现思路
本专利技术的目的为：1)针对500W像素YUV格式的交通视频，本专利技术提出的方法能够在PC机上达到实时处理；2)针对降采样和升采样带来的黑边问题，本专利技术提出的方法可以很好的避免该副作用。3)针对降采样带来的块效应，本专利技术使用双线性插值升采样，可以避免块效应。本专利技术采用的技术方案为：一种改进的快速去雾方法，该方法步骤如下：步骤1)、输入一帧YUV格式的图像；步骤2)、YUV数据均值降采样，并转化为RGB格式；对YUV数据进行均值降采样的处理，得到降采样之后的YUV格式的图像，并且把YUV格式的图像转换成RGB格式的图像；步骤3)、基于暗原色先验原理求取小图透射率；针对步骤2)中的RGB小图，通过最小值滤波求取暗通道，估算大气光值，计算预估的透射率，最后对预估透射率进行导向滤波，求得精细化的透射率；步骤4)、最大值滤波；对小图透射率进行半径为1的最大值滤波处理之后再进行双线性插值的升采样，以避免黑边的现象；步骤5)、双线性插值升采样；采用双线性插值升采样，在几个点之间进行线性的插值，使得升采样之后的图像变化平缓，块效应可以被消除；步骤6)直接恢复成无雾的YUV图像；利用步骤5)插值之后的透射率大图，进行去雾图像的重构，直接采用YUV格式进行重构，省略了中间YUV和RGB转换的时间和空间；步骤7)输入下一帧YUV图像。本专利技术技术方案的优点和积极效果为：1)YUV均值降采样，并转化为RGB格式；对YUV数据进行均值降采样的处理，均值降采样可以一定程度保证原图像的信息，得到降采样之后的YUV格式的图像，并且把YUV格式的图像转换成RGB格式的图像。这样可以大大降低计算所带来的耗时以及节省一部分存储空间。2)突变边缘黑边问题的解决；使用降采样和升采样会带来一定的副作用，尤其是针对大片天空区域中有颜色较暗的广告牌或者车辆，这样就会使得处理之后广告牌或者车身与天空交界的地方出现去雾过度的情况，也就是黑边的出现。本专利技术对算法中的透射率进行半径为1的最大值滤波处理可以有效的避免这种黑边的现象。3)避免降采样的块效应；本专利技术中，针对透射率小图进行双线性插值升采样处理，利用得到的透射率大图进行图像的重构，最终可以得到较好的去雾效果，并且没有块效应这种副作用。附图说明图1为双线性插值升采样示意图；图2为改进方法的流程图；图3为去雾结果。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例进一步说明本专利技术。本专利技术的技术方案分为三个部分：第一部分是对YUV数据进行均值降采样处理，并且转换成RGB格式的小图；第二部分是为了解决降采样带来突变边缘变黑的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的快速去雾方法，其特征在于，该方法步骤如下：步骤1)、输入一帧YUV格式的图像；步骤2)、YUV数据均值降采样，并转化为RGB格式；对YUV数据进行均值降采样的处理，得到降采样之后的YUV格式的图像，并且把YUV格式的图像转换成RGB格式的图像；步骤3)、基于暗原色先验原理求取小图透射率；针对步骤2)中的RGB小图，通过最小值滤波求取暗通道，估算大气光值，计算预估的透射率，最后对预估透射率进行导向滤波，求得精细化的透射率；步骤4)、最大值滤波；对小图透射率进行半径为1的最大值滤波处理之后再进行双线性插值的升采样，以避免黑边的现象；步骤5)、双线性插值升采样；采用双线性插值升采样，在几个点之间进行线性的插值，使得升采样之后的图像变化平缓，块效应可以被消除；步骤6)直接恢复成无雾的YUV图像；利用步骤5)插值之后的透射率大图，进行去雾图像的重构，直接采用YUV格式进行重构，省略了中间YUV和RGB转换的时间和空间；步骤7)输入下一帧YUV图像。

【技术特征摘要】
1.一种改进的快速去雾方法，其特征在于，该方法步骤如下：
步骤1)、输入一帧YUV格式的图像；
步骤2)、YUV数据均值降采样，并转化为RGB格式；
对YUV数据进行均值降采样的处理，得到降采样之后的YUV格式的图像，并且把YUV
格式的图像转换成RGB格式的图像；
步骤3)、基于暗原色先验原理求取小图透射率；
针对步骤2)中的RGB小图，通过最小值滤波求取暗通道，估算大气光值，计算预估
的透射率，最后对预估透射率进行导向滤波，求得精细化的透射率；
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌强，朱学俊，陈春霖，李峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34