[发明专利]一种基于天空分割的图像去雾方法及其应用系统

说明书

本发明公开了一种基于天空分割的图像去雾方法，属于图像去雾技术领域，主要解决的是现有容差机制方法存在不能自适应、抑制色彩失真效果不理想的技术问题，所述方法为：获取原始图像I(x)并计算大气光强度A；以天空区域作为目标、非天空区域作为背景进行分割以统计|I(x)‑A|图像的一维直方图，将所述一维直方图的谷点直方图对应的灰度级作为分割阈值，根据所述分割阈值计算得到调整透射率；根据所述调整透射率计算得到复原图像，并将所述复原图像进行显示输出。本发明还公开了一种基于天空分割的图像去雾系统。本发明可以得到自适应的分割阈值，使天空分割更准确，使消除天空区域色彩失真效果更佳。

技术领域

本发明涉及图像去雾技术领域，更具体地说，它涉及一种基于天空分割的图像去雾方法及其应用系统。

背景技术

雾天降质图像的去雾处理是户外计算机视觉领域中的重要问题,具有广阔的应用前景。近年来，基于大气散射模型的图像去雾技术研究取得了很大进展，许多学者提出了一些基于先验知识或假设的图像去雾方法。其中,何凯明等人提出的暗原色先验去雾方法获得广泛应用。暗原色先验去雾方法原理如下,

雾化图像的大气散射模型数学表达式为：

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))

式中，x表示像素点坐标；I(x)为原始雾化图像；J(x)是场景的反照率，即清晰图像；A为大气光强；t(x)为场景的透射率。去雾目的是从I(x)中求出J(x)。J(x)图像的暗原色定义为：

式中,J^c表示J的某一个颜色通道，Ω(x)表示以x为中心的一个窗口。暗原色先验规律为:如果J是户外的无雾图像，除了天空区域，暗原色J_dark的强度总是很低并且趋近于0。暗原色先验方法的透射率估算式为：

其中，

式中ω(0＜ω＜1)为调节因子，使去雾后的图像显得更为自然。

对透射率t(x)采用抠图法或引导滤波得到细化透射率最终复原图像J(x)，

t₀为的下限。

暗原色先验方法对于户外无天空的雾天图像可以取得非常好的去雾效果，但是，对于天空区域或大面积白色物体等不符合暗原色先验规律，暗原色先验方法对这些区域处理后的效果出现非常严重的亮度下降和色彩失真。针对暗原色先验去雾方法的这一缺点，近年来许多学者对其进行改进，主要改进措施是通过天空识别方法将图像分割为天空与非天空两部分并分别进行合适的去雾处理，以达到很好的去雾效果，同时消除色彩失真。目前已有的天空分割方法有聚类法、区域生长法、最大类间方差法(Otus法)等，已有方法大多需设置一些手动参数或算法复杂度高，难以实现含天空区域图像的实时、自适应去雾处理。蒋建国等人提出－种容差机制方法，简单有效，使复原图像的视觉效果得到显著提高，获得业内认可。

容差机制方法是：引进一个参数k，定义为容差，对于|I(x)-A|＞k的区域，认为是满足原色先验的区域，保持原来的透射率不变。对于|I(x)-A|＜k的区域，认为是天空区域，需对透射率进行调整。透射率调整公式为：

式中，k为固定经验常数，对于8bit图像，k＝50；对于归一化图像，k＝50/255≈0.196。

容差机制方法的容差k实质上是天空分割的一种阈值,该方法的效果取决于容差k的精确度。容差机制方法存在二个问题：一是容差k为一个固定经验常数，不能自适应，实际图像的最佳容差k各不相同，因此实际应用中需根据图像特点进行手动调整容差k；二是对天空区域透射率调整强度不佳，抑制色彩失真效果不理想。

发明内容