基于中值滤波和全局搜索的彩色图像偏振去雾算法

发布时间：2020-05-09 11:25

【摘要】：光的偏振特性包含了目标与环境的丰富信息,与传统的光强探测相比,偏振探测可以获得包括偏振度、偏振化方向等更多的信息,有助于提高目标探测和识别的准确度。因此,偏振探测技术在地物遥感探测、目标检测、医学诊断、水下探测和军事识别等领域有着重要的应用。偏振去雾是通过偏振成像获得不同偏振角度下的场景图像,然后利用偏振去雾算法实现场景目标的清晰化处理。传统的偏振去雾算法主要适用于灰度图像,因此,本文针对彩色图像去雾的应用需求,在灰度图像偏振去雾的基础上,提出了基于中值滤波和全局搜索的彩色图像偏振去雾算法,实验结果表明,偏振彩色去雾算法对成像质量有较好的提升,具有良好的应用前景。本文的主要工作如下:(1)针对散射粒子的粒径和浓度等大气参数,难以进行实际测定的问题,研究了利用大气能见度等效表征的方法,通过建立大气能见度与粒子浓度、光学厚度等参数之间的数学关系模型,利用光学厚度来表征大气能见度,实现了对大气环境的等效分析。(2)针对图像中不同位置大气光强的不一致,需要估计图像中每点的大气光强值的问题,提出了基于中值滤波的灰度及彩色图像偏振去雾算法,利用中值滤波结合暗信道原理,对图像每个像素的参数进行估计,最后根据大气散射模型得到去雾图像。(3)针对去雾的过程需要手动选取天空区域导致大气光的偏振度计算不精确的问题,本文实现了基于全局搜索的彩色图像偏振去雾算法,通过拟合曲线来获取最大和最小强度图像,利用全局搜索算法估计大气光的偏振度,结合暗信道原理求取传输图,并利用对数变换对去雾图像进行增强。实验结果表明,本文算法对于图像成像质量有着较好的提升。
【图文】：

模型图,衰减模型,环境光照,入射光

ＭｃＣａｒｔｎｅｙ提出了著名的大气散射模型。大气散射模型是雾天图像之所以具有低逡逑对比度、颜色衰退等特性的理论基础，是了解雾天图像退化机理，复原雾天降质逡逑图像的主要依据。大气散射模型所描述的物理现象如图２．３所示。逡逑ＩＴ邋ｎ．．．．．．．．．．．．．．滛逡逑Ｉ邋＼逦＂逦入射光衰减逦场贽点逡逑／１逦＼逦大气介质逡逑观测点逡逑图２．３入射光衰减模型和环境光照模型逡逑Ｆｉｇ邋２．３邋Ｉｎｃｉｄｅｎｔ邋ｌｉｇｈｔ邋ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ邋ｍｏｄｅｌ邋ａｎｄ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ邋ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｍｏｄｅｌ逡逑２．３．１入射光衰减模型逡逑入射光衰减模型描述了入射光从场景点传播到观测点由于大气微粒的散射作逡逑用引起的削弱衰减现象。探测器接收到的场景目标的光强随着传播距离的增加而逡逑呈指数衰减。例如当入射一束平行光束时，如图２．４所示：逡逑当光束在散射介质传输过程中，经过一段无穷小的距离办，则光束在该段距逡逑离的改变值为：逡逑１０逡逑

衰减模型,入射光,体积微元

大气光成像模型描述了直射的阳光、散射的天空光以及由地面反射的光等大逡逑气光被大气微粒所反射，导致一部分光沿着观测路线射向观测点，这部分光是由逡逑大气产生的光源，，被称作大气光。大气光成像模型如图２．５所示：逡逑如图距离观察者ｄ处的实体截断锥体看作是大气光源，则距离观察者ｘ处的逡逑无穷小的体积微元的表达式如下：逡逑ｄＶ邋＝邋ｄｃｏｘ２逦（２．１１）逡逑则无穷小体积微元，上的亮度微元可表示为：逡逑ｄｌ邋（ｘ？邋Ａ）邋＝邋ｄＶｋ／３（Ａ）邋＝邋ｄｗｘ２ａｂｃｋ／３（Ａ）逦（２．１２）逡逑式中／？（Ａ）为大气散射系数，比例常数Ａ表明了照度和散射函数的本质关系。逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;O436.3

【参考文献】