融合GF-MSRCR和暗通道先验的图像去雾研究

发布时间：2021-03-04 07:33

　　针对雾天图像高亮和雾浓区域中容易出现场景透射率值求取不准确,导致复原后的图像细节丢失、出现光晕现象、对比度和色彩难以满足人眼的视觉特性等问题,本文提出了一种融合GF-MSRCR和暗通道先验的图像去雾算法。首先,利用加权四叉树方法从最小通道图中快速搜索全局大气光值;其次,从图像增强角度应用GF-MSRCR算法初步估计场景透射率值,依据暗通道先验原理对最小通道图进行二次估测,根据两次求取结果按一定比例进行像素级图像融合,得到场景透射率估计值,再利用变差函数修正估计值,经中值滤波进一步优化得到场景透射率的精确值;最后,通过大气散射模型恢复雾天图像,调整对比度和恢复颜色后,得到了轮廓完整且细节清晰的无雾图像。对近景、含小部分天空区域、含大片天空区域和含白色物体场景雾天图像的实验结果表明,本文算法进行去雾处理后的复原图像平均提升了7.87%的信息熵值、21.95%的对比度值、47.73%的平均梯度值和15.58%的结构相似性值,同时,运行时间降低了53.22%,对于多种类型雾天图像显示出较好的复原效果。融合GF-MSRCR和暗通道先验的图像去雾算法能够快速有效保留图像的细节信息、消除光晕,满足了... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

大气散射模型示意图

汀８媚Ｐ偷奶岢霰曛咀湃死喽酝枷竦难芯孔呓?肓诵碌钠?隆４笃??射模型包含大气光成像与衰减两种模型，被较为广泛的应用到图像分析的相关领域的图像退化模型是大气光散射模型的简化版本，此模型基于以下两个假设：（1）图像中的景物在有限的距离之内；（2）大气内粒子的类型固定且分布均匀。2.2.1入射光衰减模型电子成像设备在成图过程中接收到被大气中粒子散射后的户外照射[44]，入射光衰减模型正是对此过程从基本原理的角度进行详细解释。随着成图设备与照射光源之间的距离逐渐增大，照射光的衰弱程度也逐渐增强。如图2.2所示，设照射光是在一个密封空气介质的圆柱体内照射的，将一束光源照射光在内部充满空气，在dx的圆柱体内传播，那么，可以将x处照射光强度的变化用如下数学表达式表述(,)()(,)dExdxEx=(2.1)其中，E(x,)为照射光在点x处强度，为可视光的波长，()为大气散射函数，是圆柱内空气对各个方向上的照射光的散射强度大小，随着的变化而改变。图2.2入射光衰减模型示意图Figure2.2Schematicdiagramofincidentlightattenuationmodel将公式)1.2(两端在x[0,d]区间中求取对应积分0()0(,)()ddxExEe=(2.2)其中，0E()为x=0的照射光强度，d为成图装置距离物体的长度。景物会对照射在其上的照射光进行漫反射，可以将物体发生漫反射的部位看作一个发光点。在公式)2.2(中，可以认为图中所有景物对照射光的反射光之间相互平行，因此，需要对公式)2.2(的结果值做优化，景物上一定大小的反射块上反射点的反射光能量和成图装置同光源景物间隔二次幂成反比，如公式(2.3)。

辽宁工程技术大学硕士学位论文12()02()(,)dEeEdd=(2.3)如果成图装置收取范围内的大气固定，能够对公式)3.2(简化处理得到)4.2(，即入射光衰减模型()0(,)()dEdEe=(2.4)2.2.2大气光成像模型当照射光照射目标景物时，空气中的粒子会对其发生散射，进而生成散射光，这部分光线会参与电子设备的最终成图，而参与成图的散射光线为来自外界照射光源的照射光、照射光散射后的散射光，以及大地表面的辐射光[44]，这三部分共同组成环境大气光。如图2.3所示，成图装置会将这些大气光收集，合成到最终成像的图片中，因此，当大气环境条件较差时，电子成图设备得到的最终成图对比度较差，主观视觉上有较强的灰白感，得到的图片严重降质。图2.3大气光成像模型示意图Figure2.3Schematicdiagramofatmosphericlightimagingmodel可以设电子成图设备接收的大气总体均匀稳定，由图2.3可知，其中，dw为水平方向与介质横截面之间的角度，大气光为电子成图设备与景物之间的距离长度d，介质切面面积dS与厚度dx之间的乘积为点x的体积微元dV，其数学表达式为2dV=dSdx=xdwdx(2.5)由公式)5.2(可知，体积微元中大气中的介质发生的散射作用而生成的散射光的亮度微元数学表达式为2dI(x,)=dVk()=kx()dwdx(2.6)其中，k是散射光亮度与散射强度之间对应的关系系数。若dI(x,)为散射光的亮度，dV为散射光源，则大气中粒子散射后的点光源照射光强度可用入射光衰减模型表示，数学表达式为()2(,)(,)xdIxeEdx=(2.7)


本文编号：3062818