本发明专利技术公开了一种基于波谱特性的透射率-暗原色先验去雾增强方法，属于图像处理与计算机视觉效果处理领域。该方法的步骤为：（1）求解RGB图像的人眼视觉感知刺激权重矩阵（2）计算3个独立光谱波长范围下透射率三通道的人眼视觉感知刺激权重矩阵（3）求解对应的透射率三通道Tc(x,y)；（4）求解大气光在透射率空间的值Ac，进而在透射率空间Tc(x,y)中求解去雾复原图Jc(x,y)和传播图t(x,y)；（5）求解其在透射率三通道中的增强系数矩阵C0，最终形成去雾图片JRGB(x,y)。实验表明，使用本发明专利技术的方法可以明显地提高图像的可视性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像处理与计算机视觉效果处理领域，更具体地说，涉及一种基于自然场景波谱特性的彩色图像透射率-暗原色先验去雾增强方法。
技术介绍
室外自然场景常常因为天气条件的影响成像效果不佳，主要是由于大气中小 颗粒的散射作用。文献 I (S. G. Narasimhan, S. K. Nayar. Vision and the atmosphere.International Journal of Computer Vision, 2002, 48 (3) :233-254)根据大气粒子的尺寸和浓度，分析了霾(薄雾)、雾、云和雨雪对成像的影响，而图像在对比度和色彩保真度方面的信息的丢失必然会影响一些户外成像应用系统的正常运行，如视频监控、交通检测等。图像去雾技术可以增强图像的对比度、修复色差，增加室外图像的视觉效果，此外，计算机视觉中的一些算法，如目标检测与跟踪、图像分割等都需要依赖于图像本身的纹理与色彩特征，图像去雾技术可以增强图像的这些特征从而保证后续算法的稳定实行。针对以上问题，文献2 (R. Tan, Visibility in bad weather from a singleimage. In:Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and PatterRecognition. Anchorgae, USA:IEEE,2008.1-8)、文献 3 (R. Fattal,Single ImageDehazing, Proc. ACM SIGGRAPH，08，2008)、文献 4 (J.-P. Tarel, N. HautiSre,Fastvisibility restoration from a single color or gray level image, inProc. IEEE Int.Conf. Computer. Vision.，2009, 2201-2208)等都根据文献中提出的相应假设成功增强了雾天图像的对比度，但是去雾后的图像都带有一些人工的痕迹，而且部分浓雾图像会因为假设失效去雾效果很差。文献 5 (K. He, J. Sun, and X. Tang, Single image haze removalusing dark channel prior, In IEEE Conference on Computer Vision and PatternRecognition, 1956-1963，2009)提出了暗原色先验图像去雾算法，该算法引起了广泛的关注，它指出在室外自然图像中，非天空区域场景的RGB三通道中至少存在一个通道的亮度值是很小可以近似为零，进而建立退化模型反演退化过程，改善雾天图像质量。但是该暗原色先验图像去雾算法忽略了图像RGB三通道间的互相关特性，因此暗原色先验成立的条件还不够充分。近一段时间也出现了一些对基于暗原色先验去雾算法进行改进的研究文献。如中国专利申请号201010139441. 1，申请日2010-04_06，名称为一种基于暗原色的自动图像去雾方法的文献和文献6 (方帅，王勇，曹洋，占吉清，饶瑞中.单幅雾天图像复原[J].电子学报，Vol. 38，No. 10. 2010年10月)。但是，在该两份文献中只改进了暗原色先验去雾算法的某一方面的问题，如天空光的选取、软抠图算法的替代算法等等，并没有对暗原色先验给出理论分析支持以及对该理论本质上的改进，同时对于去雾后图像偏暗的问题，文献中亦缺乏有效的图像增强手段，传统的及改进后的基于暗原色先验的去雾方法的效果均不够理想。在此背景下，研究拓展原有的暗原色理论，并研究新的彩色图像增强方法显得尤为重要。
技术实现思路
I、要解决的技术问题针对现有技术中的暗原色先验去雾增强算法存在的忽略了图像RGB三通道间的互相关特性及去雾后图像偏暗的不足，本专利技术提供了一种全新彩色图像透射率-暗原色先验去雾增强算法，实验结果表明，采用耦合性更低的透射率三通道可以更准确地复原出图像，同时使用基于彩色对数图像处理模型的增强算法可以明显地提高图像的可视性。2、技术方案专利技术原理本专利技术的全新彩色图像透射率-暗原色先验去雾增强算法从自然场景 反射波谱的角度完善暗原色先验理论，通过仿真人眼视觉感光特性，在光谱空间分段积分形成一种新的光谱透射率三通道，在此空间中寻找暗通道以去除传统RGB图像各通道互相关性；同时在透射率三通道中结合LIP对数图像处理原理，提出基于彩色对数图像处理模型的自适应增强算法，对去雾后的图像进行增强。本专利技术的，其步骤为(I)采用CMF (Color Matching Function,色彩匹配函数)仿真人眼敏感度特性，在光源D65的光谱分布特性下，通过白平衡点求解RGB图像的人眼视觉感知刺激权重矩阵K；(2)根据人眼感知光谱波长区间，划分3个独立的光谱通道α、β、Y以对应人眼感知的B、G、R三色，进而结合CMF和D65光源计算3个独立光谱波长范围下透射率三通道的人眼视觉感知刺激权重矩阵^ ；(3)考虑到对应同一图像，其从RGB像素空间F(x，y)求解的人眼刺激值与透射率三通道 ；(Χ，y)空间求解的刺激值相等，对于输入有雾图像F(X，y)，利用RGB图像的人眼视觉感知刺激权重矩阵皮和透射率三通道的人眼视觉感知刺激权重矩阵0，求解对应的透射率三通道图像Te(x，y)，其中c e {α, β, y}分别为对应的透射率三通道空间，x、y为图像每一像素点的坐标值，α, β, Y分别为对应的透射率三通道空间；(4)利用拓展的彩色图像透射率-暗原色先验假设，求解大气光在透射率空间的值Α。,进而在透射率三通道图像Tjx, y)中求解去雾复原图Jjx, y)和传播图t(x，y)；本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于波谱特性的透射率？暗原色先验去雾增强方法，其步骤为：（1）采用CMF仿真人眼敏感度特性，在光源D65的光谱分布特性下，通过白平衡点求解RGB图像的人眼视觉感知刺激权重矩阵（2）根据人眼感知光谱波长区间，划分3个独立的光谱通道α、β、γ以对应人眼感知的B、G、R三色，进而结合CMF和D65光源计算3个独立光谱波长范围下透射率三通道的人眼视觉感知刺激权重矩阵（3）考虑到对应同一图像，其从RGB像素空间F(x,y)求解的人眼刺激值与透射率三通道Tc(x,y)空间求解的刺激值相等，对于输入有雾图像F(x,y)，利用RGB图像的人眼视觉感知刺激权重矩阵和透射率三通道的人眼视觉感知刺激权重矩阵求解对应的透射率三通道图像Tc(x,y)，其中c∈{α,β,γ}分别为对应的透射率三通道空间，x、y为图像每一像素点的坐标值，α,β,γ分别为对应的透射率三通道空间；（4）利用拓展的彩色图像透射率？暗原色先验假设，求解大气光在透射率空间的值Ac，进而在透射率三通道图像Tc(x,y)中求解去雾复原图Jc(x,y)和传播图t(x,y)；t(x,y)=1-ω*min(x′,y′)∈Ω(x,y)(minc(Tc(x′,y′)Ac)),c∈{α,β,γ}Jc(x,y)=Tc(x,y)-Acmax(t(x,y),t0)+Ac---(1)其中，x、y为图像每一像素点的坐标值，Jc(x,y)为在透射率空间中的复原图像，Tc(x,y)为透射率三通道图像，t(x,y)为透射率空间中的传播图，Ac为大气光在透射率空间的值，t0的取值为0.1，Ω(x,y)是以坐标x，y的像素点为中心进行最小值滤波的模板区域，x’,y’为模板区域中各像素点的坐标值，Tc(x＇,y＇)为透射率三通道中由滤波模板所划分的各局部区域，一般模板的大小选择为15*15，ω一般取值为0.95；（5）结合LIP对数图像处理原理，以增强后图像RGB各通道最大值与最小值的差等于255为目标，求解其在透射率三通道中的增强系数矩阵C0并将增强后的图像转换到RGB空间，最终形成去雾图片JRGB(x,y)：JRGB(x,y)=K^-1U^(Jc(x,y)U^-1K^C0)---(2)其中，JRGB(x,y)为增强复原后的RGB图像，Jc(x,y)为在透射率空间中的复原图像，为RGB图像的人眼视觉感知刺激权重矩阵，为透射率三通道的人眼视觉感知刺激权重矩阵，和分别为矩阵和矩阵的逆，C0为确保输出的增强图像对比度最大而求解的调整矩阵。FDA00002077492600011.jpg,FDA00002077492600012.jpg,FDA00002077492600013.jpg,FDA00002077492600014.jpg,FDA00002077492600021.jpg,FDA00002077492600022.jpg,FDA00002077492600023.jpg,FDA00002077492600024.jpg,FDA00002077492600025.jpg,FDA00002077492600026.jpg...
【技术特征摘要】
1.基于波谱特性的透射率-暗原色先验去雾增强方法，其步骤为 (1)采用CMF仿真人眼敏感度特性，在光源D65的光谱分布特性下，通过白平衡点求解RGB图像的人眼视觉感知刺激权重矩阵K , (2)根据人眼感知光谱波长区间，划分3个独立的光谱通道α、β、Y以对应人眼感知的B、G、R三色，进而结合CMF和D65光源计算3个独立光谱波长范围下透射率三通道的人眼视觉感知刺激权重矩阵； (3)考虑到对应同一图像，其从RGB像素空间F(x，y)求解的人眼刺激值与透射率三通道Tjx，y)空间求解的刺激值相等，对于输入有雾图像F(X，y)，利用RGB图像的人眼视觉感知刺激权重矩阵犮和透射率三通道的人眼视觉感知刺激权重矩阵求解对应的透射率三通道图像Tci(^y)，其中c e {α, β, y}分别为对应的透射率三通道空间，x、y为图像每一像素点的坐标值，α，β，Y分别为对应的透射率三通道空间； (4)利用拓展的彩色图像透射率-暗原色先验假设，求解大气光在透射率空间的值Α。，进而在透射率三通道图像Tjx, y)中求解去雾复原图Jjx, y)和传播图t(x，y)；2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的步骤(I)中，将人眼看作传感器，在光源L的照射下，人眼敏感度S三通道分别为SK、Sg和SB，通过人眼敏感度S形成人眼感知P，对于任意一个像素(x，y)，可表示为3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，为降低各通道之间的耦合性，定义图像的透射率三通道，按照光谱波长区间将α、β、Y分为三个独立部分...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勃，史德飞，丁文，江登表，董蓉，杨娴，陈启美，
申请(专利权)人：李勃，
类型：发明
国别省市：
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