[发明专利]一种雾天图像重构方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及目标探测技术领域，特别是涉及一种雾天图像重构方法及系统。

背景技术

大多数的室外视觉系统需要清晰准确的提取图像特征，但视觉系统对天气条件非常敏感，尤其是雾天条件下。由于场景点辐射的光能受到大气粒子的散射作用，导致系统性能大幅度下降甚至无法工作，采集的图像特征衰减严重，这极大地限制和影响了系统效用的发挥。因此，为了使系统具备在恶劣天气下工作的鲁棒性和可靠性，有必要对雾天降质图像进行去雾处理。

雾天天气下图像退化的原因主要包括两个方面：一是目标本身光强由于受到大气中悬浮粒子的吸收和散射作用，它通常会降低图像亮度，造成图像的对比度下降；二是太阳光、天空光等环境光照受到大气粒子的散射作用而形成杂散光，它通常会使图像模糊，造成图像色彩不自然。针对这两个主要的原因，构建出雾天偏振成像模型。

现有技术中，虽然对从雾天图像中重构出无雾图像做了大量的研究，但是在重构无雾目标图像时只考虑大气光的偏振特性，未考虑目标光的偏振特性，从而导致对大气光的确定存在一定的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种雾天图像重构方法及系统，综合考虑目标光的偏振特性和大气光的偏振特性，从而提高图像的清晰度。

为实现上述目的，本发明提供了一种雾天图像重构方法，包括以下步骤：

获取雾天条件下多个不同偏振角度下的目标偏振图像；

根据多个所述目标偏振图像确定原雾天目标图像及分别与各所述目标偏振图像一一对应的大气光偏振图像；

根据多个所述大气光偏振图像确定大气光偏振度图像和大气光强差分值；

根据亮通道先验规律确定无穷远处大气光强值图像；

根据所述原雾天目标图像、所述大气光偏振度图像、所述大气光强差分值及所述无穷远处大气光强值图像确定无雾目标图像。

可选的，所述根据多个所述目标偏振图像确定原雾天目标图像及分别与各所述目标偏振图像一一对应的大气光偏振图像，具体步骤包括：

根据多个所述目标偏振图像和光强公式确定原雾天目标图像；

采用最小算子处理公式对多个所述目标偏振图像进行最小算子处理，确定多个与所述目标偏振图像一一对应的暗原色偏振图像；

采用中值滤波公式对多个所述暗原色偏振图像进行滤波处理，确定多个与所述暗原色偏振图像一一对应的大气光偏振图像。

可选的，所述光强公式为：

I+Qcos2θ+U sin2θ＝2I_θ(1)；

其中，θ为不同偏振角度；I为原雾天目标图像；Q为0°～90°方向上线偏振光的分量之差；U为45°与135°方向上线偏振光分量之差；

所述最小算子处理公式为：

其中，x为图像中某一像素点；y＝Ω(x)为以x为中心的局部区域；I_θ(x)为不同偏振角度对应的目标偏振图像；为不同偏振角度对应的暗原色偏振图像。

所述中值滤波公式为：

其中，median()为中值滤波器；λ为控制参数；I_Aθ(x)为不同偏振角度对应的大气光偏振图像。

可选的，所述根据多个所述大气光偏振图像确定大气光偏振度和大气光强差分值，具体步骤包括：

根据多个所述大气光偏振图像确定大气光的斯托克斯矢量；

根据所述大气光的斯托克斯矢量确定大气光偏振度图像；

根据多个所述大气光偏振图像确定最大大气光强值和最小大气光强值；

根据所述最大大气光强值、所述最小大气光强值确定大气光强差分值。

可选的，所述根据所述大气光的斯托克斯矢量确定大气光偏振度图像的具体公式为：

其中，P_A为大气光偏振度图像；I_A为大气光图像；Q_A为0°～90°线偏振光分量之差；U_A为45°与135°线偏振光分量之差。

可选的，所述根据所述原雾天目标图像、所述大气光偏振度图像、所述大气光强差分值、所述无穷远处大气光强值图像确定无雾目标图像的具体公式为：

J＝A_∞(IP_A-ΔA)/(A_∞P_A-ΔA)(7)；

其中，A_∞为无穷远处大气光强值图像；I为原雾天目标图像；ΔA为大气光强差分值；J为无雾目标图像。