基于暗原色先驗(yàn)的一種快速圖像去霧方法

摘要：為了改善霧天環(huán)境下退化圖像的視覺(jué)效果，結(jié)合霧天成像模型和暗原色先驗(yàn)的規(guī)律，提出了一種快速的單一圖像去霧算法利用暗原色先驗(yàn)對(duì)大氣參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，選取圖像中滿足條件的像素點(diǎn)進(jìn)行透射率的估計(jì)，并據(jù)此計(jì)算圖像中其它像素點(diǎn)的透射率，從而大大減小了圖像透射率估計(jì)運(yùn)算量，最后根據(jù)大氣參數(shù)和透射率計(jì)算得到清晰化的圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法相對(duì)于傳統(tǒng)的單一圖像去霧方法具有處理速度快和效果好的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：去霧算法；物理模型；暗原色先驗(yàn)；透射率

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 21-0000-02

在有霧的環(huán)境中，由于大氣散射使得拍攝出來(lái)的圖像色彩失真、對(duì)比度和能見(jiàn)度降低，直接影響海運(yùn)、道路和航空交通的安全，也不便對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的處理。因此圖像去霧處理成為人們研究的重點(diǎn)。

圖像去霧的算法主要分為兩類：一類是建立大氣散射的物理模型。這類方法能夠利用先驗(yàn)知識(shí)，具有一定的優(yōu)越性。不足的是這類方法要求得大氣條件信息和場(chǎng)景深度。另一類是基于圖像增強(qiáng)的方法，如文獻(xiàn) 的基于移動(dòng)模板的直方圖均衡化技術(shù)。這類方法都是假設(shè)場(chǎng)景景深不變的，但是圖像質(zhì)量的降低與場(chǎng)景到成像傳感器的距離是成指數(shù)關(guān)系的，所以這類方法不能很好地對(duì)霧化圖像進(jìn)行處理和恢復(fù)。Tan 觀察到有霧圖像的對(duì)比度明顯低于無(wú)霧圖像，他通過(guò)擴(kuò)大復(fù)原圖像的局部對(duì)比度來(lái)達(dá)到去霧的目的，這樣得到的結(jié)果忽視了透射率，只是在光學(xué)原理上達(dá)到去霧，處理結(jié)果的一些色彩會(huì)出現(xiàn)過(guò)度飽和和失真。文獻(xiàn) 提出了一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的去霧方法，取得了很好的效果。但該方法需要足夠的顏色信息以及差異性，當(dāng)霧很濃時(shí)，差異不夠明顯，該方法估計(jì)出的透射率就嚴(yán)重失真，去霧效果明顯降低。

近來(lái)，He 等基于對(duì)戶外無(wú)霧圖像數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，提出了一種有效并且簡(jiǎn)單的暗原色先驗(yàn)單一圖像去霧方法，對(duì)一般有霧圖像取得了很好的去霧效果。但該算法在透射率的優(yōu)化上使用了Soft Matting算法 ，而該算法中需要計(jì)算Matting拉普拉斯矩陣并求解線性方程組，時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度都很高，消耗大量?jī)?nèi)存，從而導(dǎo)致去霧處理效率過(guò)低。

針對(duì)上述原因，本文對(duì)改算法進(jìn)行了改進(jìn)，針對(duì)滑動(dòng)窗口和soft matting算法時(shí)間空間復(fù)雜度高的問(wèn)題，提出了一種快速的透射率估算優(yōu)化算法。