文档介绍：一种改进的单幅图像快速去雾方法与实验肖钟捷 1 , 2 , 李宝方 2 , 3 ( 1 . 福建武夷学院数学与计算机学院, 武夷山 354300 ; 2 . 北京航空航天大学宇航学院, 北京 100191 ; 3 . 河南农业大学理学院, 郑州 450002 ) 摘要:目前,物理模型的单幅图像去雾已成为图像去雾算法研究的重点。在分析了暗原色先验知识的单幅图像去雾算法基础上,针对暗原色先验去雾算法时间复杂度大的缺点,比较了目前已有的暗原色先验改进去雾算法,提出了一种新的暗原色先验单幅图像去雾改进算法。通过引入快速、各向同性的低通高斯滤波器,实现对透射率图的平滑均匀,以代替暗原色去雾方法中精妙但时间复杂度高的软抠图算法;对于图像中图层交界处,提出了以区域中值滤波方法进行修正的算法,以及满足自适应要求的全局大气光求解详细算法。实验结果表明,结合了以上 3 点改进的快速去雾算法在保证图像去雾效果的同时,能大幅度提高暗原色去雾算法的速度,适用于对工程上的图像、视频实时去雾。关键词: 去雾; 暗原色先验; 大气光; 透射率; 高斯滤波器 D O I : 10 . 3724 /. 1047 . 2015 . 00494 1 引言近年来,随着雾霾天气的增多,造成户外可见光成像系统的成像模糊、对比度降低、细节或部分信息缺失等。这是由于雾霾天气条件下,大气中的分子, 水汽及大量悬浮颗粒组成的气溶胶对光线形成严重的吸收、散射和反射作用导致系统获取的图像质量降低[ 1 ] 。目前,基于物理模型的单幅图像去雾成为图像去雾算法研究的重点。为达到去雾目的,Tan 于 2008 年提出通过拉升图像局部对比度的方法来恢复图像色彩对比[ 2 ] ,该方法不以真实物理成像模型为出发点,在主观上可以达到效果,但同时也容易造成结果失真; Fattal 提出一种假设物体在局部的表面投影与透射率无关[ 3 ] ,但在该假设不成立以及浓雾天气时,这种方法就失效了,并且这种方法在推算景物成像的透射率时,时间复杂度还是很高, 所以不具备解决图像去雾的普遍性。 2009 年, He 等[ 4 ] “基于暗原色先验的单幅图像去雾”方法被普遍接受为当前最有效的图像去雾算法,该算法的主要不足之处是:求透射率图的精细化过程[ 5 ] 中,时间复杂度和空间复杂度较高。随后, He 等人于 2010 年又提出比软抠图算法更快,且具有保边缘、平滑及增强等优点的指导滤波器,从整体上提高了图像去雾性能;文献[ 7 ] 、[ 8 ]也提出利用双边滤波替代软抠图算法;文献[ 9 ] 、[ 10 ]分别提出通过区分边缘和划分不同雾浓度区域等方法来分别求取透射率图, 以提高暗原色先验去雾算法的速度。以上所述算法都是针对暗原色理论的单幅图像去雾算法,在时间复杂度上的改进,并且经过实验验证,皆能在不同程度提升速度。本文针对暗原色去雾理论中透射率图的平滑与细化操作,提出采用更简单、高效的高斯低通滤波器,以达到更快速的处理目的。同时,对景深变化边缘区域执行中值滤波进行相对修正;且通过一个具有自适应性的算法求解大气光值。经过对多组有雾图像应用本文方法进行的实验验证,本文算法在时效方面大幅提升了原算法性能。 2 暗原色先验(dark channel prior) 知识 2 . 1 光的大气散射模型光在传播过程中,当它与大气中的悬浮颗