文档介绍：天津大学
硕士学位论文
基于单幅图像的去雾算法研究
姓名:赵莹
申请学位级别:硕士
专业:软件工程
指导教师:张加万;钟志军
20090501
中文摘要关键词:图像去雾计算机图像图形学图像恢复雾天条件下获得的图像受到了严重的退化,具有对比度下降、景物不清晰、颜色变得暗淡等特点,这大大降低了图像的应用价值。即使在晴朗的天气条件下拍摄的照片,由于大气的散射作用,照片的清晰度同样受到影响。因为在每一个实际的场景中,光线在到达相机之前,都会从物体表面反射出来而且散射在空气中。这是凶为空气中存在的浮质,像灰尘、雾和烟等,这些凶素导致物体表面颜色变淡和整幅图像的对比度降低。这给工业生产及人们的日常生活带来了很大影响。因此许多领域都要用到去雾算法,比如军事国防、目标识别、交通导航、遥感、卫星成像等等。因而有雾图像特征清晰化的研究具有非常重要的意义。本论文的研究主要利用了计算相机学和图像处理技术来对雾天条件下获得的图像进行恢复,主要包括以下研究内容:郧叭宋硖旎肪诚峦枷竦那逦际踅辛搜芯浚⒔樯鼙疚墓ぷ鞯基础,即数字图像的处理和大气散射物理模型。诔7凑章实那榭鱿峦频汲鲇形硗枷竦幕指此惴ǎ⒔ù怂惴ㄍ乒阌用到多反照率的情况。疚牟捎肕喑毯蚆岷螩编程两种方法实现了有雾图像的恢复算法,并对结果进行了比较和分析。通过大量实验得出,在相同的处理结果下,结合侗鹊ザ朗褂肕硭俣忍岣兑陨希⑶掖速度不会因原始图像尺寸大小的变化而有很大差异。本文图像去雾算法的最大特点是只要一幅图像作输入,因此对输入要求不高。在实现上,由于采用结合姆绞剑壤昧薈效率高的优势,又充分发挥的数值计算的长处,因此处理过程快速且较准确。本文的研究使该图像恢复算法的实用价值将得到显著提高,对它的推广应用能够起到促进作用,并且对相关领域的图像去雾研究有着一定的现实意义。
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新躲つ诵学位论文作者签名:爽莹学位论文作者签名:走蒸必。尹年多月吵日签字日期:Ⅲ罗年乡月弘日独创性声明学位论文版权使用授权书签字日期:晟鹿蝗或撰写过的研究成果,也不包含为获得丕鲞盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解丞盗盘茎特授权苤鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:有关保留、使用学位论文的规定。向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得
第一章绪论甀引言众所周知,人类传递信息的主要媒介是语音和图像,而在接受的信息中,视觉信息大约占%一%。图像信息以其信息量大、传输速度快、作用距离远等一系列优点使其成为人类获取信息的重要来源及利用信息的重要手段,由此可见,作为传递信息的重要媒体和手段,图像信息对于人类具有重要的意义。但是,在现实生活中,通过成像系统获得的图像都会有一定程度的退化。产生图像退化的原因也多种多样,例如光学透镜影响,光电传感器的非线性、胶片记录材料颗粒的影响、景物与相机的相对运动、图像散焦模糊、大气湍流与散射等等,这种现象称作图像的降质。恶劣天气是造成图像降质的重要原因,其中尤以雾天出现的频繁、区域广泛而受到重视。雾是由于大气中悬浮的水汽凝结而造成能见度降低的一种天气现象。当大气中所含的水汽多于一定温度条件下的饱和水汽量时,多余的水汽就会凝结出来:而当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起,加之水分子之间的相互粘结,就会形成半径较大的小水滴或冰晶。形成雾的条件,一是近地面空气湿度大,二是温差变化大,而且还要无云、风力小。雾在一年四季凡是空气潮湿地方都可能出现,北方南方都会有,尤以秋冬季节的早晨最为常见。有雾的天气情况下,大气中弥漫着浓厚的雾气,雾气实际上是一种小水滴和大气中各种杂质的混合物,多呈乳白色。悬浮在大气中的半径较大的小水滴对可见光的散射作用尤为明显,特别是随距离的增加其散射效应将成指数增长,因此造成雾天能见度降低,景物被淹没在灰蒙蒙的雾气中,难以辨别。在这种天气下拍摄得到的图像各部分之间的对比度很小,使人无法一览图像清晰的全貌。如果在有雾天气下拍摄图像,目标物体作为一种光源,由其发射出的光线以及周围其他物体发射出的光线受到大气中雾、杂质等颗粒的阻挡,与它们相互作用,发生了折射、散射、吸收融合等光学现象,从而导致被感光装置障嗷接收到的光线强度发生了不均匀的变化,造成了图像灰度值的变化,主要表现在灰度动态范围的缩小,象素之间的对比度降低。另外一个重要的特