【摘要】：針對(duì)已有單幅圖像去霧方法中存在的天空灰暗和對(duì)比度增強(qiáng)不足等問(wèn)題,提出基于大氣光自適應(yīng)校正與透射率魯棒性優(yōu)化的高可見(jiàn)度圖像去霧算法.該算法采用白平衡和伽馬校正對(duì)輸入圖像進(jìn)行預(yù)處理,以提升亮度、增強(qiáng)對(duì)比度并避免出現(xiàn)嚴(yán)重的偏色現(xiàn)象.為了防止大氣光值估計(jì)過(guò)高,提出一種基于天空檢測(cè)的大氣光自適應(yīng)校正方法,以獲得更明亮的天空區(qū)域復(fù)原效果.最后通過(guò)檢測(cè)光暈像素和透射率上下文一致性推斷來(lái)識(shí)別透射率不可靠的像素,并在可靠透射率保持項(xiàng)、不可靠透射率插值項(xiàng)以及相似像素透射率關(guān)聯(lián)項(xiàng)的約束下設(shè)計(jì)了透射率魯棒性優(yōu)化模型,以對(duì)不可靠透射率進(jìn)行校正.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,文中算法獲得的透射率更符合場(chǎng)景中的深度變化趨勢(shì),使得去霧結(jié)果具有較高的清晰度、對(duì)比度與色彩飽和度,且天空區(qū)域也顯得更為自然.
【圖文】：

1606計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)第29卷復(fù)原圖像的亮度與對(duì)比度,同時(shí)避免偏色現(xiàn)象的產(chǎn)生.接著,采用基于支持向量機(jī)的大氣光校驗(yàn)策略初步估計(jì)大氣光,并對(duì)其進(jìn)行自適應(yīng)校正以削減估值過(guò)高的大氣光.最后,采用基于塊偏移的透射率計(jì)算策略[15]初步估計(jì)透射率,接著檢測(cè)不可靠透射率估值,并以能量方程的形式進(jìn)行優(yōu)化校正,以得到更可靠的透射率估計(jì)結(jié)果.圖1所示為本文算法的流程圖.圖1本文算法流程圖2.1圖像預(yù)處理自然條件下大氣環(huán)境復(fù)雜,部分圖像還會(huì)受到霾的影響.相較于主要由透明小液滴組成的霧,霾中含有大量具有顏色屬性的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物,導(dǎo)致降質(zhì)圖像整體色調(diào)偏移,然而圖像去霧方法一般都具有增強(qiáng)色彩飽和度的作用,往往會(huì)加重色調(diào)偏移的程度.因此,本文使用基于白色塊的白平衡方法[21]對(duì)輸入圖像I做顏色校正,以避免后續(xù)圖像去霧過(guò)程中出現(xiàn)更嚴(yán)重的偏色現(xiàn)象,并記顏色校正后的圖像為wbI.此外,由式(1)可知,無(wú)霧圖像J與有霧圖像I之間存在關(guān)系(())(1)()()IxAtJxIxt.當(dāng)I(x)A時(shí),J(x)I(x).而大氣光A一般大于I中大多數(shù)像素值,因此無(wú)霧圖像J的總體亮度將低于有霧圖像I,這將嚴(yán)重影響光線條件不佳的有霧圖像的去霧效果.針對(duì)上述問(wèn)題,本文使用伽馬校正對(duì)I亮度通道進(jìn)行預(yù)處理,以提高恢復(fù)結(jié)果的亮度與對(duì)比度.將wbI從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到Lab顏色空間,對(duì)L通道進(jìn)行伽馬校正,即0.55g0.7,050,,50100LLLLL≤≤≤其中,L為校正前I的L通道的均值;gL為伽馬校正后的L通道值.最后,將校正后的圖像轉(zhuǎn)換到RGB顏色空間作為預(yù)處理后的圖像,記為ipI.2.2大氣光自適應(yīng)校正太陽(yáng)光、物體表面反射光等光源在霧的漫反射作用下形成環(huán)境大氣光A[15].自然圖像中光線散布情況復(fù)雜,?

第9期沈逸云,等:魯棒圖像去霧的大氣光校正與透射率優(yōu)化算法1607顯著影響.a.預(yù)處理后的圖像b.天空檢測(cè)二值圖c.未校正大氣光結(jié)果d.自適應(yīng)校正大氣光結(jié)果圖2大氣光自適應(yīng)校正效果2.3透射率精確化計(jì)算暗通道先驗(yàn)圖像去霧效果[15]總體上具有較高的對(duì)比度和色彩飽和度,但是局部存在光暈與塊效應(yīng)等視覺(jué)瑕疵,這是由于部分透射率與深度信息之間不成比例關(guān)系.針對(duì)這部分不可靠的透射率估值通常使用軟摳圖[15]、導(dǎo)向?yàn)V波[16]等基于濾波的方式進(jìn)行精細(xì)化操作,使透射率圖的邊緣信息趨近原圖像.然而,基于濾波的精細(xì)化操作存在2個(gè)缺陷.1)相同平面物體的透射率值應(yīng)該保持一致,而濾波操作往往會(huì)使透射率圖在平面內(nèi)出現(xiàn)不必要的紋理波動(dòng).這不僅使透射率不再符合深度信息的變化規(guī)律,還會(huì)削弱無(wú)霧圖像的對(duì)比度.2)由于濾波總是以相鄰像素值作為參考以一定方式重新計(jì)算中心像素的值,這會(huì)導(dǎo)致不可靠透射率相鄰區(qū)域里的可靠透射率估值受到影響,偏離原本可靠的值估計(jì).一種正確的透射率校正方法應(yīng)盡可能少地變動(dòng)可靠的透射率估值.本文以ipI作為輸入,使用基于塊偏移的透射率計(jì)算策略[15]初步估計(jì)透射率t,能夠有效地減少不可靠透射率的產(chǎn)生.接著,本文檢測(cè)t中不可靠的透射率,并通過(guò)一種求解最優(yōu)能量方程的形式對(duì)t進(jìn)行優(yōu)化校正,能在避免產(chǎn)生上述2個(gè)缺陷的同時(shí)提高透射率估值的魯棒性.本文構(gòu)造的能量方程形式為112233argminEEEE(2)其中,1E,2E與3E分別為可靠透射率保持項(xiàng)、不可靠透射率插值項(xiàng)以及相似像素透射率關(guān)聯(lián)項(xiàng);1,2和3分別是上述3項(xiàng)的權(quán)重.2.3.1不可靠透射率檢測(cè)本文根據(jù)不可靠透射率的成因及其具體表現(xiàn),將其分為2類并分別以不同的方式進(jìn)行檢測(cè).第1類.使去霧結(jié)果產(chǎn)生光暈的不可靠透射
【作者單位】： 浙江工商大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(61003188,61379075) 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAK14B01) 浙江省自然科學(xué)基金(LY14F020004) 浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目(2015C33071) 浙江工商大學(xué)青年人才基金項(xiàng)目(QZ13-9) 北京航空航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金課題(BUAA-VR-13KF-2013-3) 浙江省智能交通工程技術(shù)研究中心開(kāi)放課題(2015ERCITZJ-KF1)
【分類號(hào)】：TP391.41

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