基于可变框架Retinex的图像去雾算法研究

发布时间：2020-08-28 15:04

　　雾是一种自然界中很常见的现象,如果图像是在雾天等恶劣天气下获得,那么图像会严重退化,对生活中各领域的图像信息应用造成了极大不利影响。所以,研究雾天图像去雾技术具有重要实际意义。本文首先对大气中的气溶胶粒子对光的传播的主要影响和大气退化物理模型进行了简单介绍,然后对Retinex算法重点分析。Retinex是一种基于颜色恒常性的图像增强理论,其核心思想是通过对图像的照度分量进行估计,然后通过原始图像和照度分量来获得物体的反射分量,即物体的原来面貌。跟其他图像增强方法对比,Retinex算法具有锐化明显、颜色恒常性等特点,所以本文对该理论着重分析。本文详细对Retinex理论的提出与发展历史进行介绍,详细分析了单尺度Retinex(SSR)、多尺度 Retinex(MSR)、带颜色恢复的多尺度 Retinex(MSRCR)和可变框架Retinex。根据实验结果,对这些算法在提高图像对比度、计算复杂度、颜色保真等方面的优劣性进行了评价。最后,本文在前人研究的基础之上,针对Retinex去雾算法进行改进,主要工作有以下三个方面:(1)给出一种快速求解模型。传统的一些去雾算法,在建立去雾模型时,往往对彩色图像直接进行处理。但是,经过研究分析,发现雾主要影响图像中的亮度信息,对色调的影响较少。针对传统去雾算法,在建立模型时极其复杂的缺点,本文给出一种快速求解模型。本文首先将彩色图像由RGB颜色空间转换为YIQ空间,然后仅对表示亮度信息的Y通道进行去雾操作,最后引入快速傅立叶技术和分裂Bregman迭代求解目标函数,实验结果表明,本求解模型能有效的提高运算效率。(2)给出了一种结合Richardson-Lucy算子的总变分正则项的RLTV-Retinex模型,本文将其命名为二步法TV-Retinex去雾算法。本文利用Richardson-Lucy算子具有恢复图像边缘信息的特点,先利用Richardson-Lucy算子先对雾天图像进行去雾,然后对去雾结果用TV-Retinex模型进行增强,结合快速求解模型求解,最后进行图像融合,实现图像去雾。实验结果表明,RLTV-Retinex能够更好的在雾天图像增强中保持图像的细节和色彩保真。(3)对基于梯度拟合先验信息去雾算法进行优化,给出一种基于梯度拟合先验信息TV-Retinex去雾算法。基于梯度拟合先验信息去雾算法具有针对性强、可扩展性强的特点,在图像恢复过程中能去除图像中的模糊,因此可以被用于图像去雾领域。本文在基于梯度拟合先验信息去雾算法的基础上,引入TV-Retinex进行优化,以增强图像细节信息。实验结果表明,本算法能有效的提高图像细节信息。
【学位单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TP391.41
【部分图文】：

算法,像素,图像增强,路径

获取了更多有用的科研信息。因此，Ｒｅｔｉｎｅｘ理论被大量的学者所认同与接受，逡逑随着科研水平的不断提高，该理论被广泛应用于降质图像处理领域。Ｒｅｔｉｎｅｘ算法的一逡逑般流程如图２．１所示。逡逑ｓ逦｜ｓ邋—逦／邋一邋ｒ邋逦邋Ｒ逡逑Ｌｏｇ逦估计光源逦国＾逦Ｅｘｐ逡逑图２．１邋Ｒｅｔｉｎｅｘ算法的一般流程逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｂａｓｉｃ邋ｆｌｏｗ邋ｏｆ邋Ｒｅｔｉｎｅｘ邋ａｌｇｏｒｉｔｈｍ逡逑７０年代，Ｌａｎｄ等人提出了基于路径的Ｒｅｔｉｎｅｘ算法，并将其应用到图像增强领域，逡逑基于路径的Ｒｅｔｉｎｅｘ算法基本原则为图像中下一个像素的选择是从当前图像像素的邻域逡逑中随机产生的，美中不足的是基于路径的Ｒｅｔｉｎｅｘ算法计算过程复杂，计算量太大，实逡逑际应用起来很繁琐。通过对Ｌａｎｄ的Ｍｏｎｄｒｉａｎ全局模型进行深入研究与学习，基于泊松逡逑方程的Ｒｅｔｉｎｅｘ图像增强算法应运而生。Ｆｕｎｔ提出了一种新的方法，该方法假设下一个逡逑像素点的像素值都是当前像素点的像素值按照一定规律环绕所决定，具有一定的规律，逡逑经过一定条件下的迭代方法可以求出清晰图像，该方法被命名为ＭｃＣａｎｎ９９算法，通常逡逑利用高斯金字塔模型进行迭代求解。逡逑９０年代，Ｊｏｂｓｏｎ、Ｒａｈｍａｎ和Ｗｏｏｄｅ丨丨等人提出了单尺度的Ｒｅｔｉｎｅｘ算法和多尺度的逡逑Ｒｅｔｉｎｅｘ算法

示意图,算法原理,示意图,照度

逡逑如图２．邋２为Ｒｅｔｉｎｅｘ算法原理示意图。逡逑Ｑ邋源邋ｂ）逡逑灥逡逑反射物体Ｒ逡逑图２．２邋Ｒｅｔｉｎｅｘ算法原理示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋Ｒｅｔｉｎｅｘ邋ａｌｇｏｒｉｔｈｍ逡逑反射分量是指物体的反射性质，照度分量Ｚ（ｘ，＞0表示入射光。在图像中，图逡逑像的本质特征是由物体的反射性质所决定的，入射光会对图像的亮度范围产生影响，所逡逑以Ｒｅｔｉｎｅｘ算法是对图像的照度分量进行估计，去除照度分量对原始图像的影响，保留逡逑反射分量，它可以反映图像的反射性质。逡逑照度分量无法直接获取，只能通过一定的数学模型近似估计，自提出Ｒｅｔｉｎｅｘ理论逡逑以来，没有统一的数学模型，因此产生了多种不同的Ｒｅｔｉｎｅｘ算法。算法形式上可能各逡逑不相同，但它们的本质是相似的，是先估计照度分量，再从原始图像中分离照度分量。逡逑本章的主要内容是对几种使用比较广泛的算法进行分析以及实验对比。逡逑（１）单尺度Ｒｅｔｉｎｅｘ算法逡逑根据Ｒｅｔｉｎｅｘ的理论

尺度,尺度参数,图像细节,算法

Ｆｉｇ邋２．３邋Ｃｏｎｔｒａｓｔ邋ｏｆ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｓｃａｌｅ邋ｖａｌｕｅｓ逡逑多尺度Ｒｅｔｉｎｅｘ算法逡逑单尺度Ｒｅｔｉｎｅｘ算法很难在实现增强图像细节信息的同时又提高图像颜色保不可兼得。当尺度参数比较小时，处理后的图像有光晕现象，当尺度参数比效果减弱，但动态范围压缩效果较差。Ｊｏｂｓｏｎ等人提出了同时具备小、中、

【参考文献】