单幅雾天图像去雾方法研究

发布时间：2021-07-17 16:14

　　随着机器视觉技术的发展,图像在人们日常生活中应用越来越广泛。但是户外采集的图像容易受到有雾天气的影响,导致获取的图像对比度差、清晰度低、色彩失真等,很大程度上限制了户外视觉系统的功效,因此图像去雾的研究有着重要的现实意义。本文在分析人眼视觉特性和雾天图像退化模型的基础上,对单幅图像去雾方法从图像增强和图像复原两个方向进行研究。在图像增强领域主要研究了基于Retinex理论的图像去雾算法,分析了滤波器设置对去雾效果的影响和去雾后光晕现象产生的原因。针对Retinex算法难以平衡细节与色彩保真的问题和去雾后场景亮度变化较大处有光晕产生的问题,提出了一种基于Retinex理论的双色彩空间去雾算法,并用双边滤波对照度分量进行估计。该方法首先在HSV色彩空间保持图像的色彩,使用较高尺度双边滤波在亮度通道上估计照度分量,并对饱和度通道进行自适应Gamma矫正;然后在RGB色彩空间增强细节,分别于三个颜色通道上使用较低尺度的双边滤波估计照度分量,对反射分量使用S型函数增强处理;最后将两种色彩空间去雾后的图像在RGB色彩空间进行像素级融合。实验结果表明,所提改进算法细节增强效果明显,色彩保真度高,且没... 

【文章来源】：重庆邮电大学重庆市

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图像去雾应用领域

散射模型通过物理建模来描述雾天图像退化的原因，该模型是法的理论基础。研究者通常根据该模型复原出清晰无雾的图像环境下，空气中悬浮的小水滴或冰晶，会对图像造成两个方面传播过程中产生的能量衰减，例如物体的反射光在到达图像采素发生衰减，其衰减程度往往与物体和采集设备间的距离正比，大气光经过散射进入到图像采集设备中，叠加在图像上对成且影响程度与物体和采集设备的距离成正比。Mie 提出的大气光衰减模型和大气光成像模型来描述上述两种影响[36]。Naras的基础上，构建了雾天图像退化大气散射模型[37]。大气散射

的计算产生影响。当图像中某个区域的照度分量误差为正值时，会导致反射分量降低，引起该区域变暗；当某个区域照度分量误差为负值时，会导致反射分量升高，引起该区域变亮。然后分析高斯卷积估计照度分量引起光晕产生的原因。因为高斯卷积的结果是对周围像素进行加权平均得到的，所以在明暗对比剧烈的边缘区域，除了会导致边缘模糊，还会使边缘一侧的照度分量估计因受到另一侧的影响而导致偏高或偏低。在利用高斯卷积进行照度分量估计时，边缘亮度变化剧烈区域亮度较高的一侧，受亮度较低一侧的影响，导致照度分量估计过低，引起反射分量升高，从而产生光晕现象。最后通过实验来验证，以单尺度 Retinex 算法为例，去雾后光晕现象如图 3.3 所示。虽然图像中的细节得到了增强，去雾效果明显，但是在人物的边缘出现了光晕现象。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于变分Retinex模型的雾天图像增强方法[J]. 顾振飞,张登银.  中国矿业大学学报. 2018(06)
[2]基于Shearlet变换的Retinex去雾算法[J]. 章星晨,孙刘杰.  计算机技术与发展. 2019(01)
[3]一种改进的Retinex算法在图像去雾中的研究与应用[J]. 刘洋,张杰,张慧.  计算机科学. 2018(S1)
[4]基于自适应暗原色的单幅图像去雾算法[J]. 刘国,吕群波,刘扬阳.  光子学报. 2018(02)
[5]基于先验知识与大气散射模型的图像增强算法[J]. 鞠铭烨,张登银.  电子学报. 2017(05)
[6]基于二维小波变换的图像除雾技术[J]. 韩涛,张虎龙,邹强.  电子设计工程. 2017(07)
[7]多尺度Retinex图像增强应用中的彩色空间选择[J]. 刘黎明.  舰船电子对抗. 2017(01)
[8]基于暗原色先验的遥感图像去雾方法[J]. 代书博,徐伟,朴永杰,陈彦彤.  光学学报. 2017(03)
[9]基于小波降噪度量的图像去雾研究[J]. 黄凤.  微电子学与计算机. 2016(07)
[10]利用大气光图改进暗原色去雾效果[J]. 杨寻,郑京镐,张叶,王浩.  光电工程. 2015(08)

博士论文
[1]单帧图像快速去雾技术研究与实现[D]. 李利荣.华中科技大学 2017
[2]双边滤波中关键技术研究[D]. 王镭.哈尔滨工程大学 2017
[3]图像去雾方法和评价及其应用研究[D]. 郭璠.中南大学 2012

硕士论文
[1]基于Retinex理论的图像与视频增强算法研究[D]. 张诗.南京邮电大学 2018
[2]基于优化改进的图像模糊增强算法研究[D]. 白冰.宁夏大学 2016



本文编号：3288512