基于暗通道先验的图像去雾方法研究
发布时间：2022-02-09 19:59
有雾天气限制了户外场景的能见度,降低了图像对比度。图像去雾技术能够通过减弱或消除图像中的雾气干扰,提高图像的清晰度和对比度,恢复清晰真实的场景。本文基于暗通道先验理论,在大气光值求解、透射率优化和去雾算法改进等方面展开研究工作,提出了一些改进思路和方法。本文的主要研究内容和创新点:（1）针对暗通道先验去雾方法中,大气光值求取不准确易造成复原图像产生色偏的问题,通过分析图像中天空区域像素灰度值的均值-方差特征,提出了一种基于二分搜索的大气光值估计方法。首先根据图像中天空区域像素灰度值大的特征,确定出包含天空区域的图像部分;然后根据天空区域像素灰度方差小的特征,对天空区域进行二次定位,进一步在包含天空区域的图像部分中确定出天空部分的子区域;最后,取天空部分的子区域的像素均值作为图像的大气光值。实验表明,本方法可以快速地识别出图像中的天空区域,得到可靠的大气光估计值,进而改善去雾图像色偏问题。（2）针对传统的暗通道先验方法中,图像景深变化剧烈位置的透射率计算不准确导致的光晕效应问题,提出了一种基于高斯曲率滤波的透射率优化方法。高斯曲率滤波能够利用图像的离散性和微分几何的连续性实现隐式地曲率优...
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雾天室外图像
92.2物理模型去雾基本理论2.2.1大气散射模型光线在传播过程中，遇到大气中的悬浮颗粒会产生吸收、散射和折射现象，使光线强度受到衰减，其中散射起主导作用。McCartney[4]推导出了大气散射模型，该模型主要由入射光模型及环境光模型两部分组成。入射光模型描述了光线强度随着目标位置到相机等设备的距离增大而不断减弱的过程。环境光模型表现了周边环境中所有光线对最终成像产生的影响。入射光和环境光这两种光线叠加结果构成了成像设备最终获取的场景光图像。（1）环境光成像模型成像设备接收场景光线时，大气中的微粒和光线相互作用而发生散射现象，从而降低最终的图像清晰度。目标景物的反射光穿过空气到达成像设备的过程就是大气光模型。在这个过程中，场景点的反射光的光线强度会环境光光源的影响发生增强或减弱的现象。当目标景物和成像设备间的距离发生变化时，景物反射光的强度受周围环境光的影响也会发生改变。当两者距离很远时，环境光对景物反射光线的作用会增强，反之会减弱。如图2所示。通过研究环境光在图像的成像过程中起到的作用，可以对环境光进行数学建模。如图3所示。图2环境光参与成像示意图?耡
11耦礄礄礄礄礄礄图4入射光衰减示意图为更加详细具体地表示入射光衰减现象，深入分析光线衰减过程并对其建立模型，如图5所示。鬄鬄图5入射光衰减模型图5给出了入射光的衰减模型示意图，假设光线穿过布满散射介质的圆柱形容器，光线从一端进入容器，经容器中介质的散射作用后从另一端出来，在dx距离内光被吸收，βdx代表被减弱的光强，这里β是大气散射系数。容器中不同位置的大气散射系数不一样，入射光随之发生改变，衰减模型可以表示为：0()1(,)()ddxDdDeβλλλ=?(2.5)如果以理想状态作为前提条件，即光线在容器内是均匀分布的，且是各向同性的。则公式(2.5)可改写为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合暗通道先验与Hessian正则项的图像去雾[J]. 高珠珠,魏伟波,潘振宽,赵慧. 图学学报. 2020(01)
[2]基于改进暗通道算法的图像去雾研究[J]. 程磊,刘勇军. 计量学报. 2019(02)
[3]基于透射率融合与多重导向滤波的单幅图像去雾[J]. 杨爱萍,王海新,王金斌,赵美琪,鲁立宇. 光学学报. 2018(12)
[4]基于暗原色先验的快速单幅图像去雾算法[J]. 王殿伟,闫伟超,刘颖,朱婷鸽. 计算机应用研究. 2018(12)
[5]基于Retinex的汽车牌照图像去雾研究[J]. 王小霞,黄颖雯,谭庭均,詹洪润,钟导峰,叶词福. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2018(01)
[6]一种快速的单幅图像去雾算法[J]. 刘杰平,黄炳坤,韦岗. 电子学报. 2017(08)
[7]基于暗通道先验和Retinex理论的快速单幅图像去雾方法[J]. 刘海波,杨杰,吴正平,张庆年,邓勇. 自动化学报. 2015(07)
[8]基于非局部相似模型的压缩感知图像恢复算法[J]. 沈燕飞,李锦涛,朱珍民,张勇东,代锋. 自动化学报. 2015(02)
[9]图像去雾的最新研究进展[J]. 吴迪,朱青松. 自动化学报. 2015(02)
[10]基于RPCA的太阳能电池片表面缺陷检测[J]. 姚明海,李洁,王宪保. 计算机学报. 2013(09)
博士论文
[1]雾天降质图像的清晰化技术研究[D]. 翟艺书.大连海事大学 2008
硕士论文
[1]单幅图像去雾处理算法研究及软件实现[D]. 钟仡龙.西南交通大学 2012
本文编号：3617569
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雾天室外图像
92.2物理模型去雾基本理论2.2.1大气散射模型光线在传播过程中，遇到大气中的悬浮颗粒会产生吸收、散射和折射现象，使光线强度受到衰减，其中散射起主导作用。McCartney[4]推导出了大气散射模型，该模型主要由入射光模型及环境光模型两部分组成。入射光模型描述了光线强度随着目标位置到相机等设备的距离增大而不断减弱的过程。环境光模型表现了周边环境中所有光线对最终成像产生的影响。入射光和环境光这两种光线叠加结果构成了成像设备最终获取的场景光图像。（1）环境光成像模型成像设备接收场景光线时，大气中的微粒和光线相互作用而发生散射现象，从而降低最终的图像清晰度。目标景物的反射光穿过空气到达成像设备的过程就是大气光模型。在这个过程中，场景点的反射光的光线强度会环境光光源的影响发生增强或减弱的现象。当目标景物和成像设备间的距离发生变化时，景物反射光的强度受周围环境光的影响也会发生改变。当两者距离很远时，环境光对景物反射光线的作用会增强，反之会减弱。如图2所示。通过研究环境光在图像的成像过程中起到的作用，可以对环境光进行数学建模。如图3所示。图2环境光参与成像示意图?耡
11耦礄礄礄礄礄礄图4入射光衰减示意图为更加详细具体地表示入射光衰减现象，深入分析光线衰减过程并对其建立模型，如图5所示。鬄鬄图5入射光衰减模型图5给出了入射光的衰减模型示意图，假设光线穿过布满散射介质的圆柱形容器，光线从一端进入容器，经容器中介质的散射作用后从另一端出来，在dx距离内光被吸收，βdx代表被减弱的光强，这里β是大气散射系数。容器中不同位置的大气散射系数不一样，入射光随之发生改变，衰减模型可以表示为：0()1(,)()ddxDdDeβλλλ=?(2.5)如果以理想状态作为前提条件，即光线在容器内是均匀分布的，且是各向同性的。则公式(2.5)可改写为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合暗通道先验与Hessian正则项的图像去雾[J]. 高珠珠,魏伟波,潘振宽,赵慧. 图学学报. 2020(01)
[2]基于改进暗通道算法的图像去雾研究[J]. 程磊,刘勇军. 计量学报. 2019(02)
[3]基于透射率融合与多重导向滤波的单幅图像去雾[J]. 杨爱萍,王海新,王金斌,赵美琪,鲁立宇. 光学学报. 2018(12)
[4]基于暗原色先验的快速单幅图像去雾算法[J]. 王殿伟,闫伟超,刘颖,朱婷鸽. 计算机应用研究. 2018(12)
[5]基于Retinex的汽车牌照图像去雾研究[J]. 王小霞,黄颖雯,谭庭均,詹洪润,钟导峰,叶词福. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2018(01)
[6]一种快速的单幅图像去雾算法[J]. 刘杰平,黄炳坤,韦岗. 电子学报. 2017(08)
[7]基于暗通道先验和Retinex理论的快速单幅图像去雾方法[J]. 刘海波,杨杰,吴正平,张庆年,邓勇. 自动化学报. 2015(07)
[8]基于非局部相似模型的压缩感知图像恢复算法[J]. 沈燕飞,李锦涛,朱珍民,张勇东,代锋. 自动化学报. 2015(02)
[9]图像去雾的最新研究进展[J]. 吴迪,朱青松. 自动化学报. 2015(02)
[10]基于RPCA的太阳能电池片表面缺陷检测[J]. 姚明海,李洁,王宪保. 计算机学报. 2013(09)
博士论文
[1]雾天降质图像的清晰化技术研究[D]. 翟艺书.大连海事大学 2008
硕士论文
[1]单幅图像去雾处理算法研究及软件实现[D]. 钟仡龙.西南交通大学 2012
本文编号：3617569
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