霧霾下,大量氣溶膠顆粒懸浮在大氣中,場景光在傳輸途中與其發(fā)生散射,能量衰減,導致采集到的圖像質(zhì)量受損,嚴重影響圖像特征提取,對交通、軍事、航空等依賴圖像處理技術(shù)的領(lǐng)域產(chǎn)生嚴重影響。因此,如何通過去霧恢復有霧圖像的原貌,提升圖像質(zhì)量,是一個極具實際意義的研究課題。本文重點研究以大氣散射模型為基礎(chǔ)的去霧算法,首先介紹大氣散射模型,從從本質(zhì)上分析霧天圖像的退化機制。之后引出在圖像去霧算法中占據(jù)重要地位的暗原色先驗去霧算法,深入分析該算法原理以及有待改進的不足之處。針對其中不足,本文所作的改進分為兩部分——算法精度和算法效率。前者細分為以下四步:一是對最小值濾波進行閾值限制,得到受限暗通道圖,以解決原算法在圖像景深突變區(qū)域出現(xiàn)的白色光暈現(xiàn)象;二是采用四叉樹子空間分層次搜索法求取大氣光學值,避免錯誤地取值到圖像中的白色物體;三是構(gòu)建明亮區(qū)域隸屬度函數(shù),修正明亮區(qū)域的大氣透射率,避免顏色失真現(xiàn)象;四是對復原圖像進行伽馬變換,提高圖像的整體亮度,增強視覺效果。后者是通過研究基于邊緣保持的圖像濾波算法,提出兩種快速保邊濾波算法——基于方差的快速保邊濾波和自適應指數(shù)加權(quán)移動平均濾波,替換原算法中的軟摳圖算法,提高去霧算法效率。最后,為驗證本文去霧算法是否有效,通過實驗,利用本文算法和其它四種典型的圖像去霧算法對五幅不同場景下的有霧圖像進行去霧處理,并從主觀評價、客觀評價和時間效率三個方面對實驗結(jié)果進行綜合比較。實驗結(jié)果表明,本文去霧算法更具魯棒性,去霧效果良好,算法效率大幅提升。此外,本文將去霧算法應用到有霧霾下的車牌識別中,成功提高了車牌識別準確率。
【學位單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TP391.41
【部分圖文】：

圖１．１霧霾圖??

?第１章緒?論???ｉ＿＿??ｉＨＢＨＨＢ?ＨＰ９ｆ９ＲＩ．??（ａ）交通監(jiān)控?（ｂ）衛(wèi)星遙感?（ｃ）行人??圖１．１霧霾圖??１．２國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢??圖像去霧技術(shù)主要是利用計算機對圖像中的數(shù)據(jù)信息進行分析，通過數(shù)學??算法建立模型，把霧霾天氣下采集到的降質(zhì)圖像恢復為具有良好視覺效果的圖??像，屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域【４］。圖像去霧技術(shù)應用十分廣泛，不局限于生活中??的交通監(jiān)控、安防監(jiān)控，在國防軍事、航空航海等領(lǐng)域都有著重要的應用。因??此，國內(nèi)外學者對圖像去霧技術(shù)的研究熱情一直不曾衰減。到目前為止，主流??去霧算法可以分為三類：第一類，基于圖像增強，該類算法未能考慮霧霾對圖??像的影響原理，僅從主觀視覺感受出發(fā)，利用圖像增強手段，提高圖像視覺效??果，容易丟失圖像信息；第二類，基于圖像復原，從大氣散射模型出發(fā)，反演??計算出復原圖像，恢復后的圖像較為真實；第三類�；谏疃葘W習，需要大量??的訓練數(shù)據(jù)，且對應的訓練集難以構(gòu)造。三類去霧算法又可細分為以下類別，??如圖１．２所示：??Ｗ像去霧算法??￣￣￣＾——，，??＊干剛：議＊＊?｜?＊干剛繼》？法?學習的去《？法??ｔｌ?ｍ?ｍ?□?［？｜?［ｔｌ?Ｍ?＼ｉ??方網(wǎng)?波?東５?先?于?５??ｓ?Ｉ?＾?１：?Ｉ?ｔ?Ｉ?Ｊ??ｓ?ｉ?ｉ?ｉ??ｕ?Ｕ?ｌｉＪ?□?＾?ｉ?＾?＾?？??ＬｉＪ?ＵＪ?［Ｕ?ｉ?＾??法??圖１．２圖像去霧算法類別圖??１．２．１基于圖像增強的去霧算法??３??

?第２章圖像去霧算法基本理論???ｆＨｐ?■?Ｉ?ｆ?｜??挪?｜?????ｎ?＇？〇ｆ?＇?＇?ｊ７?１??－１?：?ｊ｜?二?Ｌ??■ｉｌｌ」ｌＪＩｉｉｉＩ?：；」；ｈ??０?＊？？？？？？?（ｉ?丨?ｍｏｉｕｘｋ?如?ｒ?？?ｗｏ?ｎ＂?？??（ａ）無霧圖像?（ｂ）薄霧圖像?（ｃ）濃霧圖像??圖２．１不同霧氣濃度下的圖像及其灰度直方圖??２．２大氣散射模型??霧化圖像形成的實質(zhì)是場景反射到成像設備中的光線同大氣中的物質(zhì)發(fā)生??相互作用，其中，散射作用占據(jù)主導地位，其它影響較校因此，為簡化處理??過程，在探討霧化圖像的退化時，一般可只考慮散射作用。??大氣散射是一個復雜的物理過程，反射光在經(jīng)大氣傳輸時，會與各種大小??各異、材質(zhì)各異的懸浮顆粒發(fā)生散射作用，且在光線的傳播路徑中，存在若干??懸浮顆粒，將導致傳播光線發(fā)生多次反射，加大了大氣散射的復雜程度。Ｍｉｅ散??射理論可以較好的描述這種大氣散射作用，后來，ＭｃＣａｒｔｎｅｙ?Ｉ２１］在此基礎(chǔ)之上，??推導得出大氣散射模型，該模型是大氣光學領(lǐng)域和圖像處理領(lǐng)域常用的模型，??其簡化了復雜的大氣散射過程，用簡潔的數(shù)學模型準確的揭示出霧化圖像的退??化機理。ＭｃＣａｒｔｎｅｙ提出的大氣散射模型由兩部分構(gòu)成，如圖２．２所示：一是由??大氣當中懸浮顆粒直接導致的入射光衰減部分；二是由于環(huán)境光與懸浮顆粒相??互作用，經(jīng)過多次反射、散射，最終到達成像設備的環(huán)境光部分。兩者共同描??述大氣散射模型，深層次解釋了圖像的霧化過程。??９??
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本文編號：2870433