雾霾降质图像多通道偏振信息清晰化方法

发布时间：2021-12-19 18:06

　　雾霾环境下,成像设备获取的图像质量严重退化。低能见度致使用户无法准确获取图像目标特征信息,严重降低了军事侦察、民航运输及港口物流等方面计算机视觉系统感知有效性,例如雾霾天气下导弹无法精确打击目标,公路上交通事故频发,港口被迫关闭货轮无法出海等。可见,开展雾霾降质图像清晰化方法的研究,具有重要的现实意义。旨在降低雾霾天气对室外成像设备的影响,最大程度地提高雾天图像清晰度、对比度等视觉效果,本文介绍了一种多通道偏振信息的雾霾降质图像清晰化算法。主要工作如下:（1）以大气物理学为理论基础,研究了光的起偏特性及偏振光检测原理,实现了对光偏振特性的检测转化为对Stokes矢量的测量,使检测结果以数学表达式的形式呈现,并以此为基础推导了偏振去雾模型,为后续算法的精确运行提供一种必要的解决方案。（2）以光的Stokes矢量检测原理为基础,本文设计了多通道同步成像偏振信息探测器获取目标偏振信息。由于多通道探测器光学元件的制造工艺、镜头安装的不一致性等方面的因素,导致不同光路成像参量有所差别。为降低这种客观因素为实验造成的影响,本文进行了像素畸变校正及图像配准等预处理操作。（3）以偏振去雾模型为理论依据... 

【文章来源】：大连交通大学辽宁省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２工作流程图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｗｏｒｋｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ??本章小结??本章首先介绍了课题研究意义及潜在工程应用背景，对雾天降质图像清晰化研究的??

都会被成像设备??接收，这也是晴朗天气下视野比较清晰的原因。雾霾天气状态下，大气成分不只是空气??分子，还夹杂着粒径较大的烟尘、物体燃烧灰烬等固态悬浮颗粒。若是薄雾状态，固态??颗粒密度较小，彼此之间间距较大，大气光在其间反射原理可用瑞利散射解释，成像设??备获取到的图像光强为散射光单次散射强度之和。若是浓雾状态，空气湿度加大，固态??粒子间距缩小，粒子之间散射作用相互干扰，即反射光可能会经历二次散射、三次散射，??甚至直至能量衰减殆尽，因此浓雾状态下拍摄的户外场景图像质量一般较低。图２．１（ａ）??（ｂ）为薄雾状态及浓雾状态下的场景图，（ｃ）?（ｄ）为相应的灰度直方图。从灰度直??方图可以看出，浓雾状态下，图像灰度级范围变窄，几乎集聚在某个狭窄的范围之内，??因此图像对比度很低，细节表现不足，缺乏实际应用价值。??１?隊ｆＰ－??■?．．??（ａ）薄雾图像?（ｂ）浓雾图像??（ａ）?Ｍｉｓｔ?ｉｍａｇｅ?（ｂ）?Ｄｅｎｓｅ?ｆｏｇ?ｉｍａｇｅ??？Ｘ?Ｉ?Ｉ?？?！?ｓ?ｆ?＜?？??１５０Ｃ：?Ｉ?Ｉ??ａｏｃ?！?ｔ?｜??ＴＯＯ?Ｉ?｜｜｜??＾?Ｌｉ?？丨?ｌ?ｌ??５０Ｃ?ｆｊｌ?Ｉ?Ｉ?：?｜?ｉｆ?ＭＳｈ??Ｉ?ｆｉｌｌ?１：?１１１?Ｉ?（?ｉ＜??ｗ?ｉ?；?Ｉｆ?｜?ｍ?；ｉ?ｉ?：?＂ＨＩ、ｉ??＾４?｜！ｉ?；ｉ｜Ｉ?＼?｜?ｊ！?１?Ｊ?ｓ？－?Ｉ?ｊｆ?ｌ＼?ｊ．?Ｉ?？?ｊ??４?１１ｉｉｊｈｉｌｌ：?ｉｉｉ，?丨＿?ｌ［ｌｉ『１丨ｉｉｂ?１１丨?ｊ?????Ｃ?５０?？０Ｃ?ＭＯ?２ＫＪ?０?５０?５００?ＩＳＯ?２０

?大连交通大学工学硕士学位论文???＇ＩＸ?°??／?＼大气颗粒??偏振信息?ｊ?Ｉ??获取装＇?＾大气光”?Ｉ?、／?＼??—＾?，：ｃ：：．?＜——＜?ｆ?????＾???．＿．???Ｊ?ｍ物反射光?丨」?ｒｎ?１??。。：。Ｕ??场景倍息???传输距离???图２．３大气物理散射模型示意图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ?ｍｏｄｅｌ??雾霾天气下，由于大气中固态颗粒、小液滴及气溶胶等粒子存在，目标场景反射光??在传输过程中受到散射衰减，以致部分光无法到达成像设备，造成到达感光元件的能量??降低。Ｄ代表成像系统采集的目标光强图，则??Ｄ?＝?Ｊｔ｛ｚ）?（２．１１）??ｔ｛ｚ）?＝?ｅｘｐ?ｆ－Ｊ〇＂?［５?（ｚ）ｔ／ｚ?ｊ?（２．１２）??其中，ｚ代表场景深度，即成像系统到目标的距离；／？（ｚ）为大气散射系数；表??示光学厚度，Ｊ表示经大气颗粒衰减前的目标图像。??成像系统在采集雾天降质图像过程中，会采集到大气环境中多余的光线。所谓多余??的光线，是指未与目标景物发生作用仅与空中颗粒或其他物体相互作用后直接进入成像??设备，又被称之为大气光。大气光不包含目标景物信息却参与成像，是影响图像质量的??一个非常重要的因素。这里Ｚ表示大气光光强，其表达式为：??Ａ?＝?Ａｘ（ｌ－／（ｚ））?（２．１３）??其中，４＝表示无穷远处大气光强，ｚ与公式２．１１中意义相同。??由上述分析可知，雾霾天气下成像系统采集到的信息主要包含目标反射光和大气光，??正是两者共同作用导

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本文编号：3544822