雾天交通场景中单幅图像去雾

目的 针对雾天交通场景中通常含有大片天空区域,传统去雾方法在复原这些图像时容易产生光晕、色彩失真等现象。提出一种基于天空区域分割和暗通道先验理论的图像去雾方法。方法 首先提出一种基于最大类间方差法（OTSU）的图像分割算法来自动分离天空区域,然后将天空区域的平均强度值作为大气光值,从而改进场景传输率的估计。结果 本文方法不仅有效地解决了图像去雾后出现光晕和色彩失真等问题,与He Kaiming以及Fattal的方法相比,本文方法去雾后的图像更加真实、自然、平滑。结论 实验结果表明,本文方法能够很好地完成对雾天交通图像的复原,可为道路交通监管提供一种有效的理论基础和技术支撑。     

结合天空检测与纹理平滑的图像去雾

目的 针对已有图像去雾方法中存在的天空灰暗以及透射率分布与实际情况不一致导致的对比度增强不足等问题,以暗通道先验图像去雾方法为基础,提出结合天空检测与纹理滤波的图像去雾算法。方法 首先,设计了一个基于天空检测的大气光自适应估计策略,以天空区域亮度值较低的像素为依据估计大气光值,能够避免天空色彩失真,获得更明亮且干净的天空恢复结果;其次,对输入图像进行纹理平滑预处理以保持同一平面物体内的像素颜色一致性,并提出一个基于块偏移与导向滤波的透射率精确化计算策略,使透射率估值更符合深度信息的变化趋势,以提升无雾图像的对比度与色彩饱和度;最后,对复原结果进行联合双边滤波后处理,以降低噪声的影响。结果 本文算法得到的大气光估值更为合理,对于不符合暗通道先验的天空区域,能够取得更为自然的天空复原结果;本文算法得到的透射率的变化趋势与实际场景深度之间具有更高的一致性,对于符合暗通道先验的非天空区域,能够取得高对比度与高色彩饱和度的恢复结果。结论 本文算法在大气光与透射率的估值的准确性以及无雾图像的对比度与清晰度增强方面都得到了有效提升,具有较高的鲁棒性,适用于视频监控、交通监管和目标识别等户外获取图像的诸多应用领域。     

混合先验与加权引导滤波的图像去雾算法

目的 图像去雾是降低雾、霾、沙等低能见度成像环境对图像的退化影响,提高图像信息获取质量的过程。为了消除先验盲区,同时进一步提高去雾图像边缘细节的清晰度,提出一种混合先验与加权引导滤波的图像去雾算法。方法 首先改进大气光值估计方法,提高大气光值估计的准确性。然后利用混合先验理论求取双约束区域的大气透射率,一定程度上消除了先验盲区,提高了去雾算法的鲁棒性。最后利用加权引导滤波算法优化透射率图,提高了图像边缘细节的清晰度。结果 本文以通用去雾测试图像和小型无人机拍摄的雾天图像作为实验对象,通过对比分析4种组合步骤算法的复原效果,验证本文各步骤改进方法的合理性与整体算法的优越性。实验结果表明：混合先验理论改善了暗原色先验在明亮区域的失真现象和颜色衰减先验对浓雾处理上的不足,取得了较好的视觉效果;加权引导滤波改善了图像边缘模糊的现象,使复原后的图像边缘细节更加清晰;相较传统算法,本文算法视觉效果更好,去雾图像边缘细节更加明显,综合评价指标均值提升幅度较大。结论 针对有雾图像复原,通过理论分析和实验验证,说明了本文各步骤的改进具有一定的优越性,所提的算法具有较强的鲁棒性。     

视觉信息损失先验的图像分层去雾方法

目的 针对自然场景下含雾图像呈现出低对比度和色彩失真的问题,提出一种基于视觉信息损失先验的图像去雾算法,将透射图预估转化成求解信息损失函数最小值的目标规划问题。方法 首先通过输入图像的视觉特性将图像划分成含雾浓度不同的3个视觉区域。然后根据含雾图像的视觉先验知识构造视觉信息损失函数,通过像素值溢出映射规律对透射率取值范围进行约束,采用随机梯度下降法求解局部最小透射率图。最后将细化后的全局透射率图代入大气散射模型求解去雾结果。结果 结合现有的典型去雾算法进行仿真实验,本文算法能够有效地复原退化场景的对比度和清晰度,相比于传统算法,本文算法在算法实时性方面提升约20%。结论 本文算法在改善中、浓雾区域去雾效果的同时,提升了透射图预估的效率,对改善雾霾天气下视觉成像系统的能见度和鲁棒性具有重要意义。     

暗通道先验图像去雾的大气光校验和光晕消除

目的 针对暗通道先验图像去雾方法中存在的大气光误判以及光晕效应等问题,提出一种基于大气光校验和光晕消除策略的改进算法。方法 首先,采用基于支持向量机的大气光校验方法对候选大气光的有效性进行判断,剔除太阳光、车灯等高光区域的干扰;然后,采用基于块偏移的精细透射率计算方法获得边缘保持的透射率,极大地抑制了无雾图像中光晕像素的数量;最后,采用基于导向滤波的光晕像素检测和校正方法进一步消除了残留的少量光晕像素。结果 本文算法有效抑制了大气光的误判现象,大大消除了光晕效应,提升了无雾图像的细节可辨认度,最终获得的无雾图像细节丰富、颜色深度感饱满。结论 本文算法在无雾图像的可见度增强等诸多方面超越了已有的方法,在视频监控、交通监管和目标识别等领域具有较大实用价值。     

基于暗原色及入射光假设的单幅图像去雾

目的 雾是一种常见的天气状况,针对雾能使图像中的景物对比度降低、表面颜色退化的问题,提出一种基于入射光假设的单幅图像去雾方法。方法 首先利用全局暗原色进行初步去雾,从而使图像透射率处于[0,1]范围内;然后利用雾天光照均匀的特点以及Retinex的照度估计原理进行透射图的估计;最后利用透射图以及初步去雾图像得到复原图像。结果 与He算法、Fattal算法的对比实验结果显示,该算法获得的复原图像细节清晰,颜色自然。与引导滤波优化后的He去雾算法相比,本文算法速度提高了93%。结论 大量对比实验结果表明,本文算法能够显著恢复雾天降质图像,对于薄雾和浓雾同样有效,具有广泛的适用性,且算法原理简单。此外,本文算法也同样适用于灰度图。     

结合天空分割和局部透射率优化交通图像去雾算法

针对现有的去雾算法在处理交通场景图像时由于透射率估计与实际情况偏差较大,尤其交通图像含有天空区域时容易导致色彩失真和产生光晕效应等问题,在暗原色先验理论的基础上,提出一种结合天空分割和局部透射率优化的交通图像快速去雾算法。首先,采用大津算法(OTSU)将原始图像分割为天空区域与非天空区域;其次,对非天空区域,利用最大值滤波和引导滤波对其透射率进行优化,采用自适应参数调整的方法对天空区域的透射率进行修正;最后,对复原的图像利用限制对比度自适应直方图均衡法(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE)调整色调,提高亮度。实验结果表明,对于天空区域,本文算法不但能有效减少产生颜色失真和光晕效应的现象,得到更为自然清晰的复原结果,对于非天空区域,复原结果的清晰度和对比度更高,而且,算法保持较高的运行效率,另外,去雾后的图像在方差、平均梯度、信息熵等指标上相对于暗原色先验算法、Tarel算法、Meng算法、Zhu算法和Berman算法均有所提升。本文方法可较好地复原雾天交通图像,能为雾天模糊的交通图像快速有效去雾复原提供重要有益的理论基础和技术支持。     

基于暗通道先验的超像素图像偏振去雾仿真

传统超像素偏振图像去雾方法无法获取图像偏振,导致细节纹理处易产生突变零点,引发图像边界处发生光晕效应,去雾效果不理想.提出基于暗通道先验的超像素图像偏振去雾方法.构建大气散射模型,计算传播过程中散落光.根据散落光将超像素图像分解为RGB三个通道,结合暗通道先验原理计算透射率,选择像素平均强度值作为大气光估计值,得到景深图像.利用景深信息求解偏振值,得到恢复图像场景的辐射强度,实现超像素图像偏振去雾.实验结果表明:上述方法在图像复原质量与效率方面均有较大改善,能够有效恢复雾天超像素图像细节信息,获得满意的视觉效果,说明所提方法具有一定的实用价值.     

暗原色先验图像去雾改进新方法

针对暗原色先验在明亮区域和天空区域透射率估计值偏小,致使复原图像亮度偏暗、颜色失真等问题,提出了一种新的图像去雾算法。在计算暗通道函数时,定义了一类平滑暗通道对3个颜色通道值的集中趋势进行描述,则该区域像素点的暗通道的值为其三原色通道的平均值,代替原来的最小值。使用均值滤波得到平滑的粗透射率,再通过引导滤波对透射率进行细化处理,进而估计全球大气光值,有效地去除了光晕效应及黑斑效应。将图像像素的亮度值与全球大气光值进行比较,对处在一定范围内大于或小于大气光值的像素点作为明亮区域的点,并对该点的透射率进行修正,使求得的透射率更为准确,复原后的图像细节更加清晰。实验结果表明,该算法能有效解决大面积明亮区域图像失真的问题,复原后的图像也具有较高的亮度和对比度。     

雾天降质图像的去雾复原新算法

针对雾天可见光图像对比度低,成像效果差的情况,提出了一种图像去雾新算法。该算法在暗原色先验知识的基础上,结合引导滤波函数,解决了雾天图像场景透射率不精确的问题。算法结果与暗原色先验方法得到的结果相比,复原效果明显,不仅还原了雾天场景的轮廓和颜色信息,而且对不同材质的物体表现更佳,使得去雾后图像的可视性增强,更加贴近真实场景。同时,对于浓雾天气条件下获取的图像,去雾能力显著,计算效率更高,大大降低了去雾算法的复杂程度。     

基于暗原色先验的图像去雾改进方法

本文基于大气散射模型, 建立了雾天图像复原的关系, 以暗通道原理作为基础知识, 复原雾天图像. 对不符合暗原色先验假设的大片浓雾及天空区域, 分析图像失真的原因, 通过引入容差参数来修正透射率, 防止天空区域的去雾程度过大, 从而提高含天空区域图像的复原效果. 为了避免大气光强过高, 去雾程度加强, 本文设置了大气光强的阈值, 并采用自动色阶算法对复原后的图像的色调分布进行相应调整, 使复原图像更自然, 增强其视觉效果. 完成图像去雾算法验证流程设计, 实现参数可调. 通过主观与客观的分析方式对3种算法进行性能验证与分析, 证明了改进后的算法优于前两种算法, 能够达到明显去雾的效果.     

变差函数和形态学滤波的图像去雾算法

目的 为解决户外视觉系统在恶劣环境下捕捉图像存在细节模糊、对比度较低等问题,提出一种基于变差函数和形态学滤波的图像去雾算法（简称IDA_VAM）。方法 该算法首先利用变差函数获取较准确的全局环境光值,然后对最小通道图采用多结构元形态学开闭滤波器获取粗略的大气散射图,进而估计大气透射率并进行修正,接着采用双边滤波对其进行平滑操作,最后通过物理模型得到复原图像并进行色调调整,获取明亮、清晰无雾的图像。结果 本文算法与多种图像去雾算法进行对比,在含有雾气的近景图像、远景图像以及有明亮区域的图像均能很好地去除雾气,图像的信息熵值相对提高了38.0%,对比度值相对提高了34.1%,清晰度值相对提高了134.5%,得到较好的复原效果,获取一幅自然明亮的无雾图像。结论 大量仿真实验结果证实,IDA_VAM能够很好地恢复非复杂场景下的近景图像、远景图像以及含有明亮区域图像的色彩和清晰度,获得清晰明亮的无雾图像,细节可见度较高,且算法的时间复杂度与图像像素点个数呈线性关系,具有较好的实时性。     

基于大气物理模型的快速视觉优化去雾算法

针对雾霾天气条件下单幅图像降质以及现有去雾方法时间复杂度高的问题,以环境光物理模型为基础,引出快速视觉优化去雾算法.首先对单幅图像阈值分割找到天空区域,并结合二叉树模型定位精确的天空光矢量,进而采用改进的约束最小二乘法滤波细化粗略透射比率,保证其边缘细节较完整且受噪声影响小,最后利用环境光物理模型实现无雾图像的还原,并采用平均梯度、信息熵和视觉保真度等指标对图像进行评价.实验结果表明,所提算法与基于多尺度Retinex的自适应图像增强方法、基于独立分量的复原方法、快速可视化复原方法和暗原色先验复原方法对比,指标值较好且实时性强.     

基于天空分割的单幅图像去雾算法

针对暗通道先验算法在天空区域失效和复原图像色彩变暗的问题,提出一种基于天空分割的图像去雾算法。首先,采用基于边缘检测的分割算法将原始图像区分为天空区域和非天空区域;其次,在暗通道先验算法的基础上,改进对大气光和透射率的估计方法,进而对非天空区域采用改进的暗通道先验算法去雾;最后,利用基于成本函数的对比度增强去雾算法处理天空区域。实验结果表明,去雾后图像在方差、平均梯度、信息熵等指标上相对于暗通道先验算法均有较大提升,所提算法在保持较高运行效率的同时,能有效避免天空区域的Halo效应,还原真实的景物色彩。     

基于逆通道与改进引导滤波的暗通道去雾算法

为解决暗通道先验去雾算法存在的透射率计算不精确和图像去雾后偏暗等问题,提出一种利用逆通道与改进滤波的暗通道去雾算法。根据雾天可见光的衰减特性,基于蓝色通道的逆通道得到修正的雾天图像暗通道图,通过在引导滤波中设置自适应平滑因子,滤波处理时检测图像边缘并利用局部方差自适应调整滤波强度,以获得更准确的透射率,同时选取图像中天空部分亮度最大区域的像素平均值作为大气光值,最终得到修复的去雾图像。实验结果表明,与基于边界限制的去雾算法和多尺度小波去雾算法相比,该算法的峰值信噪比和结构相似性值更高且均方误差更小,图像去雾效果更好,能较好保持图像原有信息。     

基于双边滤波的图像去雾

目的在雾、霾等天气下,获取的图像受到大气粒子散射的影响而严重降质。针对这一问题,提出了一种基于双边滤波的单幅图像去雾算法。方法此算法是以大气散射模型为基础。首先利用双边滤波保持边缘的平滑特性得到准确的大气耗散函数。其次,针对明亮区域失真的问题,本文提出了弱化明亮区域去雾的方法。最后,通过变换大气散射模型得到清晰的无雾图像。结果大量实验结果表明,本算法恢复的图像清晰自然,尤其是在远景处和景深突变的边缘处的处理能取到很好的去雾效果。此外,其时间复杂度为图像大小的线性函数。结论针对雾、霾天气下的降质图像,基于大气散射模型与双边滤波特性,本文提出了一种新的单幅图像去雾算法。实验结果表明,本算法能获得很好的去雾效果,尤其在细节处理的表现优于Tarel的去雾算法。同时,与He Kaiming的去雾算法相比,运行时间具有明显优势,有利于实现实时性技术应用。     

基于线性映射的暗原色快速去雾

针对雾天图像对比度、清晰度低等问题,提出一种基于暗原色先验去雾的快速算法。根据给定的判决条件,通过四叉树估计大气光值;利用雾天图像和恢复图像之间的线性关系,使用一种线性映射得到初始透射率,并使用容差对其修正;对修正后透射率进行高斯滤波,根据大气散射模型得到恢复图像。仿真结果表明,该算法在保证去雾效果的同时,拥有较高的算法效率。     

Single Image Fog Removal Based on Local Extrema

Atmospheric conditions induced by suspended particles, such as fog and haze, severely alter the scene appearance. In this paper, we propose a novel defogging method based on the local extrema, aiming at improving the image visibility under foggy or hazy weather condition. The proposed method utilizes atmospheric scattering model to realize the fog removal. It applies the local extrema method to figure out three pyramid levels to estimate atmospheric veil, and manipulates the tone and contrast of details at different scales through multi-scale tone manipulation algorithm. The results on the experiments of comparison with traditional methods demonstrate that the proposed method can achieve more accurate restoration for the color and details, resulting in a great improvement in image visibility.