一种改进的基于暗通道先验的图像去雾算法

雾霾天气造成图像采集设备无法获取足够清晰的图像,为之后获取图像中的有效信息带来很大困难,由此对图像进行去雾处理显得尤为重要。暗通道先验去雾算法对大多数自然场景图像有着较好的去雾效果,但暗通道先验规律并不适用于天空区域,造成去雾后图像的天空区域颜色失真严重。针对这一问题,本文提出一种基于天空区域分割和HSI颜色空间模型的暗通道先验去雾算法。首先,运用RETINEX算法增强有雾图像的边缘信息,对增强后的图像进行canny边缘提取,同时结合形态学方法精确分割出天空区域;其次,在天空区域选取准确的大气光值,将图像中的天空区域转换到HSI颜色空间进行处理,并只对亮度分量进行改进的暗通道去雾处理,保留原图像色调和饱和度信息;最后,对非天空区域进行暗通道去雾,完成整幅图像的去雾。实验结果显示,该方法很好地解决了天空区域颜色失真和噪声增加的问题,使去雾后的图像更加清晰自然。     

一种改进的色彩保持低照度图像增强方法

针对现有低照度图像增强方法恢复结果存在的色彩失真问题,采用原用于图像去雾领域的暗通道先验方法,提出了一种基于暗通道先验的低照度图像增强方法．通过提取图像的暗通道信息来获得对应场景的光照强度分布图;针对暗通道先验原理导致的白色像素区域暗通道数值计算错误的问题,提出了一种通过计算像素的RGB三通道数值差值来判定错误区域方法,并给出了具体的错误修正方法;为了消除暗通道先验产生的块效应,对修改后的光照强度分布图进行平滑;基于图像每个像素点光照强度与标准光照强度的比例关系对原图像的RGB三通道进行放大,实现色彩保持的图像增强;与现有方法进行实验对比分析,从恢复结果的色彩失真情况以及峰值信噪比等方面验证了所提方法的有效性．     

一种基于自适应大气光和加权引导滤波的夜间图像去雾算法

夜间图像去雾对于夜间场景下无人驾驶、交通安防等有重要的工程应用价值。针对暗通道先验算法在夜间雾天场景下的失效问题,提出一种基于自适应大气光和加权引导滤波的夜间图像去雾算法。该算法首先基于图像亮度和饱和度联合求取信道图,并将信道图作为引导图对原图像进行引导滤波得到大气光分布图,为解决暗通道先验在图像亮区域的失效问题,引入亮通道先验矫正亮区域的透射率,为优化亮、暗通道透射率的融合,建立一种基于分段伽马矫正的融合权值计算方法,用于亮区域透射率的权值计算,并利用该透射权值加权得到图像的初始透射率;然后利用加权聚合引导滤波代替引导滤波细化初始透射率,通过基于相似度为滤波中心像素的邻域像素赋予权值,并在滤波聚合阶段采用加权聚合代替均值聚合,解决引导滤波弱化细小纹理而引起的边缘模糊问题;最后将复原图像转换到HSV空间,对亮度分量V进行均衡化调整,并对均衡化前后的图像进行线性加权获得最终复原结果。实验结果表明,所提算法大气光分布图估值合理,可有效反映夜间多光源场景下的大气光分布情况,图像亮、暗区域透射率计算准确,复原图像去雾彻底、纹理清晰,与经典算法对比显示,复原结果的峰值信噪比、信息熵、平均梯度和方差的最大提升幅度分别为49.4%、18.3%、172.3%、115%,综合指标优于所对比的算法。     

采用改进暗通道先验算法的高速公路能见度检测

为提升高速公路雾天能见度检测精度,考虑大气透光强度、透射率、大气消光系数和图像中某点到摄影机的实际距离,通过能见度检测原理改进现有的暗通道先验算法。首先结合矩形区域测距和实际场景物体大小来解决高速公路二维场景到三维场景重构的问题,并利用K-means聚类的方法,并找出聚类后的视频图像中分界线的最小景深点,结合所构建的测距模型得到该点到摄像机的实际距离。其次通过发现传统暗通道先验理论在求取大气透光强度方面的不足,提出了基于图像分割的局部熵法来求取大气透光强度,再利用暗通道先验理论求出透射率,然后由能见度检测原理计算出能见度。最后,根据日兰高速公路K113+000处雾天下的视频图像,对改进暗通道先验算法与传统暗通道先验算法进行实验对比,并以能见度检测仪的检测结果为参照。结果表明：当实际能见度为100 m左右时,改进算法检测的平均相对误差(MRE)为6.25%,比传统算法减小了2.38%;当实际能见度为150 m左右时,改进算法检测的MRE为6.17%,比传统算法减小了3.06%;当实际能见度为200 m左右时,改进算法检测的MRE为5.71%,比传统算法的减小了3.41%。随着光照强度的增...     

基于暗原色先验的Retinex去雾算法

针对雾天图像去雾问题,提出了一种基于暗通道先验理论的Retinex算法。首先利用引导滤波估计图像透射率优化暗通道先验算法,获取初步去雾图像并对去雾图像进行空间转换;在转换后的HIS空间中建立高斯尺度参数与透射率的指数关系,重新构造高斯滤波核并根据MSR算法对近处景物做大尺度变换以增强颜色保真性,对远处景物做小尺度变换以增强图像细节显示,实现根据景深大小完成自适应MSR算法以优化图像亮度分量I;对饱和度分量S进行自适应线性拉伸以优化图像色彩,最后由HIS空间重新转换为RGB空间得到最终增强图像。实验表明:与几种典型的图像去雾算法相比,经基于暗通道先验理论的Retinex算法处理后的图像清晰度和对比度提升明显,同时获得很好的图像色彩层次感。     

结合自适应暗通道先验和图像融合策略的单幅图像除雾方法

为解决暗通道先验统计学模型在一些情况下存在“光晕效应”、颜色偏暗和在雾浓度高区域处理效果不佳等问题,针对暗通道先验方法进行改进,并结合图像融合策略来增强可视化区域的视觉效果.利用像素块加权插值法来计算每个像素点的暗通道值,进而消除软抠图或导向滤波方法所带来的光晕效应;利用高斯模型对待恢复图像的暗通道像素值进行模拟,从而自适应地恢复天空和其他明亮区域;通过图像融合策略增强高浓度区域的图像信息.实验结果表明,与其他几种经典算法相比,改进方案不仅能够显著提高有雾图像的可见度,而且具有更好的鲁棒性.     

基于车行视程与大气光快速估值的车载视频去雾算法

交通场景中的视频图像去雾处理,是一个实时性极强的不确定反问题,针对雾霾天气下车载视频图像退化严重的现象,分析了交通环境中雾气浓度对车前物景可视度的关系,提出了大气能见度与车行视觉距离之间的关系模型,讨论了降质图像增强的理论与方法,建立了雾霾条件下车行可视距离的线性回归公式和基于大气能见度的透射率快速估值模型。同时,研究了雾霾物像暗通道的基本特征,提出了利用引导滤波对图像实现边缘平滑、细节增强以及利用盒式滤波保持边缘信息,降低时间复杂度;直接利用灰度图像获取大气光像素矩阵的估值方法,建立了基于大气光的快速估计模型,解决了暗原色先验理论方法的“非天空区”假设及其时间复杂度难以适应车载视频图像处理的问题。根据上述提出的透射率估计方法和天空光的估值模型,本文提出了一种鲁棒性好,实时性强的雾霾视频图像去雾的新算法,并完成了基于该方法的视频图像恢复处理流程设计,构造了车载雾霾视频图像恢复处理的综合验证平台,通过信息熵和图像边缘检测的方法,对本文提出的方法与目前已有的几种流行的去雾方法进行了图像恢复质量的比较,结果表明,本文提出的方法在反映图像细节和清晰化等方面都取得了良好的处理效果。     

结合金字塔技术的暗原色先验快速去雾方法

针对在雾霾天气下无人机航拍的视频图像对比度和色彩保真度差等问题,传统的暗原色先验方法虽然有较明显的去雾效果,但算法复杂度高、耗时长、无法满足实时性需求。本文提出一种基于金字塔技术的快速去雾方法,首先利用高斯金字塔将原始有雾视频图像降采样,然后将降采样后的图像通过暗原色先验的方法去雾处理,最后再采用拉普拉斯金字塔将结果图升采样为无雾视频图像。通过实验结果表明,本文方法在保证去雾效果的同时,提升了场景复原的速度。针对航拍视频场景,能较好地满足实时性要求。     

天空区域分割修正的图像去雾新算法

为了改进基于暗通道先验假设图像去雾算法的细节信息丢失、大气光强值估计偏低、天空区域去雾效果不佳等不足,笔者提出一种天空区域分割修正的彩色图像去雾新算法。新算法在暗通道先验算法的基础上,对暗通道与亮通道先验模型进行带参线性加权运算,提出加权平均融合COPLIP模型和MSR模型的天空区域修正新模型及实现算法。与现有去雾算法比较,实验结果表明新算法能够克服现有算法对于天空区域去雾效果不佳的问题,同时通过客观评价指标验证了新算法的有效性。     

基于二进制掩码的单幅图像天空区域识别去雾算法

针对暗通道先验去雾算法处理得到的去雾图片存在颜色失真、偏移等问题,提出了一种基于天空区域识别的改进算法。首先,利用区域窗口自适应最小化滤波器获得暗通道图像,并使用二进制掩模图进行天空区域识别。其次,对天空区域进行透射率和大气光值的设定,同时引入引导滤波器对透射率图进行优化,避免了图像恢复时天空部分色彩失真的问题。最后,利用大气散射模型对原始图像进行复原。实验结果表明,本算法能够有效对图像中天空等明亮区域进行去雾,使处理后的图像具有良好的视觉效果。     

基于近红外的图像去雾方法

针对雾天可见光图像降质现象,提出一种简单、有效的自动去雾算法。算法充分利用了近红外透雾能力强,可见光图像色彩亮度好的特点。首先利用暗原色先验估计出雾浓度分布,然后根据此分布计算出归一化暗原色图像亮度分布系数,并对其进行双边滤波处理,最后利用该系数将近红外与可见光图像进行融合。实验结果表明,该算法能有效地改善雾天图像质量,且具有广泛的应用前景。     

明亮区域的暗原色先验算法

针对暗原色先验算法在处理含有大面积明亮区域的有雾图像时,复原图像会产生严重色彩偏移的不足,提出了一种基于像素点的透射率修正方案.在分析暗原色先验去雾原理以及复原图像色彩偏移成因的基础上,对去雾模型进行推导,使用暗通道亮度与大气光数值接近度及像素通道间数值接近度作为明亮区域判定机制,得出更具普适性的透射率求取方法.明亮区域采用容差机制纠正错误估计的透射率,非明亮区域仍采用原透射率求取方式,并首次将改进算法应用到雪天模糊图像清晰化中.实验结果表明,改进算法使去雾图像清晰自然,可有效修正色彩失真.     

一种自适应暗通道先验去雾算法

基于暗通道先验的图像去雾算法是一种简单有效的图像去雾算法,但该算法在处理较高分辨率的图像时,时间复杂度较高,复原后的图像亮度偏低,且在处理具有大面积白色明亮区域图像时存在色彩失真的问题。针对这些问题,本文提出了改进的自适应暗通道先验去雾算法,新算法引入自适应的指导滤波法代替原算法中的软抠图法,提高算法的计算效率的同时获得最优滤波窗口半径。同时,新算法还通过改进透射率图估计方法,弱化对明亮区域的去雾处理,避免过增强,并调整图像亮度,优化去雾结果。通过合成雾图和真实场景雾图实验验证了新算法的有效性。合成雾图实验中采用全参考评价方式,在清晰的无雾场景上模拟雾的形成,计算加雾前与使用不同算法去雾后图像的绝对差值进行比较。真实场景雾图实验中,采用基于人类视觉感知的CNC(Contrast-naturalness-colorfulness)综合评价体系,计算同一雾图在不同算法去雾后图像的CNC指数。实验结果表明,在相同图像分辨率条件下,本文提出的自适应算法不仅去雾后图像视觉效果更加理想,而且处理时间大为减少。     

Superpixels-based golden dark channel for single image fog removal

Fog and haze can cause serious image degradation. In the light of the limitations of dark channel theory, the fog concentration is supposed to be constant locally, and the effectiveness of dark channel prior decays exponentially as the depth increases. Based on this, we propose a superpixels-based golden dark channel algorithm for single image fog removal. Small regions are obtained by superpixels in which the fog concentration and the depth remain constant. The golden dark channel is computed in these regions. The resulting transmittance remains constant and is finer and more precise. This method can suppress the “Halo effect” which occurs in depth mutation. Moreover, An iterative strategy is employed to gradually reduce the overall density of fog, making the residual amount of fog satisfy the golden section after each iteration. Further, the golden section is used to simplify the tolerance value and deal with the color cast problems in the sky region where the depth is infinity. Experimental results show that the algorithm can effectively improve the image of visibility, and performs even better when the fog concentration is greater.     

基于双容差机制的快速暗原色理论雾天图像增强算法

针对经典暗原色理论算法在处理雾天图像时出现的色调和亮度失真问题,提出了一种基于双容差机制的快速暗原色理论雾天图像增强算法.该算法首先通过容差机制分割图像,并根据阈值判断图像的明亮和非明亮区; 然后引入改进的高斯平滑滤波对透射率图像进行平滑处理,以此优化透射率图像; 最后通过引入容差机制对透射率图像进行修正,以此得到更加清晰的图像.将本文方法与经典的暗原色算法进行对比表明,本文方法在亮度、颜色保真度和时间效率上均优于暗原色算法,因此本文方法可为雾天图像的处理提供参考.     

一种改进的暗原色单幅图像去雾方法

暗原色先验方法可以较好地处理单幅图像去雾,但对理图像中的灰白区域处理效果不好。通过分析暗原色先验原理,得出了暗通道图像和雾的透射分布率以及雾的浓度系数的关系,提出了一种结合峰值信噪比和暗原色优先法则的去雾方法。由实验结果分析,该方法能够更清晰的表现去雾后图像的细节,并且一定程度上克服了原方法在处理图像中灰白区域效果不佳的弱点。     

基于引导滤波和暗原色先验理论透射率估值的视频去雾算法

针对雾天条件下户外采集的图像严重退化问题,解决传统的暗原色先验理论算法出现的边缘残雾、天空区域去雾效果欠佳、实时性差和鲁棒性差等问题,提出去雾效果显著的实时视频去雾算法.对大气光散射模型进行改进,以引导滤波后的灰度图作为大气光估计图;利用四叉树法和暗原色先验理论（DCP）在暗原色图中寻找浓雾区域,求得透射率估计值;利用改进的大气光散射模型复原图像.通过大量实验表明,复原出的图像去雾效果彻底,色彩鲜艳亮丽,天空区域不会出现彩色失真,景深变化大的地方不会出现白边现象,对于不同浓度的雾都有着较好的去雾效果,处理速度快且稳定,适合于实时视频去雾.