一種圖像去霧方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種圖像去霧處理方法和裝置，其中方法包括：根據(jù)有霧圖像的尺寸對(duì)有霧圖像進(jìn)行下采樣，得到下采樣圖像；使用霧模型去霧方法估計(jì)所述下采樣圖像的透射率圖和大氣光；對(duì)所述下采樣圖像的透射率圖進(jìn)行上采樣，得到有霧圖像的透射率圖；使用霧模型去霧方法，并采用所述大氣光和有霧圖像的透射率圖對(duì)所述有霧圖像進(jìn)行去霧處理。本發(fā)明能夠?qū)D像進(jìn)行去霧處理，并且處理的計(jì)算量較小。
【專利說明】一種圖像去霧方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種圖像去霧方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在霧霾天情況下，由于場(chǎng)景的能見度低，目標(biāo)對(duì)比度和顏色等特征被衰減，致使在 室外拍照時(shí)，圖像質(zhì)量無(wú)法滿足用戶的需要，于是需要對(duì)圖像進(jìn)行處理以消除天氣帶來(lái)的 影響，因此圖像去霧處理成為人們研究的重點(diǎn)。
[0003] 當(dāng)前對(duì)于霧圖像處理的方法大致可以分為兩類：一類是基于圖像增強(qiáng)的方法，此 類方法不考慮霧圖像具體的形成過程，只選取圖像中感興趣的部分進(jìn)行增強(qiáng)。常用的圖像 增強(qiáng)方法有直方圖均衡、同態(tài)濾波和Retinex算法等，這類方法沒有考慮霧天圖像對(duì)比度 與景物深度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)景物深度變化比較大的圖像的增強(qiáng)效果不理想，而且對(duì)圖像的 色調(diào)有改變，使得圖像不自然。
[0004] 基于霧模型的去霧方法是對(duì)霧圖像進(jìn)行一次與成像相反的逆過程來(lái)恢復(fù)無(wú)霧圖 像。霧模型的兩個(gè)主要未知量是大氣參數(shù)和圖像的透射率，其中透射率和圖像的深度成指 數(shù)關(guān)系的。常見的去霧方法是先對(duì)大氣參數(shù)和透射率進(jìn)行估計(jì)，然后根據(jù)成像模型來(lái)恢復(fù) 無(wú)霧圖像。相比圖像增強(qiáng)的方法，這類方法針對(duì)性強(qiáng)，得到的圖像比較自然，且一般不會(huì)有 信息損失，能夠取得不錯(cuò)的去霧效果，但是目前此類算法計(jì)算量大，限制了該算法在工程領(lǐng) 域的廣泛應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種圖像去霧處理方法，能夠?qū)D像進(jìn)行去霧處理，并且處理的計(jì) 算量較小。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種圖像去霧處理裝置，能夠?qū)D像進(jìn)行去霧處理，并且處理的 計(jì)算量較小。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 一種圖像去霧處理方法，包括：
[0009] 根據(jù)有霧圖像的尺寸對(duì)有霧圖像進(jìn)行下采樣，得到下采樣圖像；
[0010] 使用霧模型去霧方法估計(jì)所述下采樣圖像的透射率圖和大氣光；
[0011] 對(duì)所述下采樣圖像的透射率圖進(jìn)行上采樣，得到有霧圖像的透射率圖；
[0012] 使用霧模型去霧方法，并采用所述大氣光和有霧圖像的透射率圖對(duì)所述有霧圖像 進(jìn)行去霧處理。
[0013] 上述方法中，下采樣圖像對(duì)應(yīng)的色彩空間數(shù)據(jù)格式為矩陣Is ;其中，Is的行數(shù)等 于下采樣圖像中像素的行數(shù)，Is的列數(shù)等于下采樣圖像中像素的列數(shù)，Is中的各個(gè)元素等 于下采樣圖像中對(duì)應(yīng)像素的值；
[0014] 使用霧模型去霧方法估計(jì)所述下采樣圖像的透射率圖和大氣光的步驟可以包 括：
[0015] A、計(jì)算灰度圖像對(duì)應(yīng)的矩陣Ig ;計(jì)算方式為：
[0016] 當(dāng)有霧圖像為灰度圖像時(shí)，Ig = Is ;
[0017] 當(dāng)有霧圖像為RGB圖像時(shí)，Ig的行數(shù)等于Is的行數(shù)，Ig的列數(shù)等于Is的列數(shù)， Ig中各個(gè)元素等于Is中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的R分量、G分量和B分量的最小值；
[0018] B、對(duì)Ig進(jìn)行均值濾波，得到Ia，其中，對(duì)應(yīng)均值濾波器的半徑= (min (w, h)/400*7),其中，w為Ig的列數(shù)，h為Ig的行數(shù)；
[0019] C、求la中所有元素的均值m ;
[0020] D、計(jì)算下采樣圖像的透射率圖對(duì)應(yīng)的矩陣L(x)及大氣光A，計(jì)算方式為：
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種圖像去霧處理方法，其特征在于，所述方法包括： 根據(jù)有霧圖像的尺寸對(duì)有霧圖像進(jìn)行下采樣，得到下采樣圖像； 使用霧模型去霧方法估計(jì)所述下采樣圖像的透射率圖和大氣光； 對(duì)所述下采樣圖像的透射率圖進(jìn)行上采樣，得到有霧圖像的透射率圖； 使用霧模型去霧方法，并采用所述大氣光和有霧圖像的透射率圖對(duì)所述有霧圖像進(jìn)行 去霧處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述下采樣圖像對(duì)應(yīng)的色彩空間數(shù)據(jù)格 式為矩陣Is ;其中，Is的行數(shù)等于下采樣圖像中像素的行數(shù)，Is的列數(shù)等于下采樣圖像中 像素的列數(shù)，Is中的各個(gè)元素等于下采樣圖像中對(duì)應(yīng)像素的值； 使用霧模型去霧方法估計(jì)所述下采樣圖像的透射率圖和大氣光的步驟包括： A、 計(jì)算灰度圖像對(duì)應(yīng)的矩陣Ig ;計(jì)算方式為： 當(dāng)有霧圖像為灰度圖像時(shí)，Ig = Is ; 當(dāng)有霧圖像為RGB圖像時(shí)，Ig的行數(shù)等于Is的行數(shù)，Ig的列數(shù)等于Is的列數(shù)，Ig中 各個(gè)元素等于Is中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的R分量、G分量和B分量的最小值； B、 對(duì)I g進(jìn)行均值濾波，得到I a，其中，對(duì)應(yīng)均值濾波器的半徑
，其 中，w為Ig的列數(shù)，h為Ig的行數(shù)； C、 求la中所有元素的均值m ; D、 計(jì)算下采樣圖像的透射率圖對(duì)應(yīng)的矩陣L(x)及大氣光A，計(jì)算方式為：
，其中， min()的括號(hào)中為2個(gè)矩陣時(shí)，min()表示求一個(gè)新的矩陣，該矩陣的各個(gè)元素為括號(hào) 中2個(gè)矩陣對(duì)應(yīng)元素的最小值；
其中， max()的括號(hào)中為1個(gè)矩陣時(shí)，max()表示求該矩陣中所有元素的最大值； Im的計(jì)算方式為： 當(dāng)有霧圖像為灰度圖像時(shí)，Im = Is ; 當(dāng)有霧圖像為RGB圖像時(shí)，Im的行數(shù)等于Is的行數(shù)，Im的列數(shù)等于Is的列數(shù)，Im中 各個(gè)元素等于Is中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的R分量、G分量和B分量的最大值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用霧模型去霧方法，并采用所述大 氣光和有霧圖像的透射率圖對(duì)所述有霧圖像進(jìn)行去霧處理的方式為： 當(dāng)有霧圖像為灰度圖像時(shí)，計(jì)算去霧處理后的圖像對(duì)應(yīng)的矩陣
'得到相應(yīng)的去 霧處理后的圖像；其中， I為有霧圖像對(duì)應(yīng)的矩陣； L'為有霧圖像的透射率圖對(duì)應(yīng)的矩陣； X為行數(shù)等于I的行數(shù)、列數(shù)等于I的列數(shù)并且所有元素均為1的矩陣； 當(dāng)有霧圖像為RGB圖像時(shí)，分別計(jì)算去霧處理后圖像的R分量、G分量和B分量對(duì)應(yīng)的 矩陣
'得到相應(yīng)的去霧處理后的圖像；其中， Ic為有霧圖像的R分量、G分量或B分量對(duì)應(yīng)的矩陣； L'為有霧圖像的透射率圖對(duì)應(yīng)的矩陣； X為行數(shù)等于I的行數(shù)、列數(shù)等于I的列數(shù)并且所有元素均為1的矩陣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于， 當(dāng)有霧圖像為灰度圖像時(shí)，直接對(duì)有霧圖像進(jìn)行下采樣； 當(dāng)有霧圖像為彩色圖像時(shí)，將有霧圖像轉(zhuǎn)換為RGB色彩空間數(shù)據(jù)，再進(jìn)行下采樣； 下采樣級(jí)數(shù)根據(jù)圖像尺寸選擇或運(yùn)行效率選擇； 下采樣方式為最近鄰插值法、雙線性插值法或雙三次插值法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述上采樣級(jí)數(shù)與下采樣級(jí)數(shù)一致；上采 樣方式為雙線性插值法或雙三次插值法。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括： 當(dāng)有霧圖像為灰度圖像時(shí)，對(duì)去霧處理后的圖像進(jìn)行亮度增強(qiáng)和對(duì)比度增強(qiáng)； 當(dāng)待處理圖像為RGB圖像時(shí)，將去霧處理后的圖像轉(zhuǎn)換為YUV數(shù)據(jù)格式，對(duì)Y分量進(jìn)行 亮度增強(qiáng)和對(duì)比度增強(qiáng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括： 針對(duì)增強(qiáng)后的圖像，通過統(tǒng)計(jì)圖像平坦區(qū)域方差的方式估計(jì)圖像噪聲的強(qiáng)度；通過估 計(jì)的圖像噪聲的強(qiáng)度判定是否進(jìn)行去噪處理；如需進(jìn)行去噪處理，則采用導(dǎo)向?yàn)V波的方式 進(jìn)行去噪處理，其中導(dǎo)向?yàn)V波的參數(shù)根據(jù)所述圖像噪聲的強(qiáng)度設(shè)定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括：將去噪處理后的圖 像轉(zhuǎn)化為RGB格式或JPEG格式并保存。
9. 一種圖像去霧處理裝置，其特征在于，所述裝置包括： 下采樣模塊，用于根據(jù)有霧圖像的尺寸對(duì)有霧圖像進(jìn)行下采樣，得到下采樣圖像； 參數(shù)估計(jì)模塊，用于使用霧模型去霧方法估計(jì)所述下采樣圖像的透射率圖和大氣光； 上采樣模塊，用于對(duì)所述下采樣圖像的透射率圖進(jìn)行上采樣，得到有霧圖像的透射率 圖； 去霧模塊，用于使用霧模型去霧方法，并采用所述大氣光和有霧圖像的透射率圖對(duì)所 述有霧圖像進(jìn)行去霧處理。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述下采樣模塊用于： 當(dāng)有霧圖像為灰度圖像時(shí)，直接對(duì)有霧圖像進(jìn)行下采樣； 當(dāng)有霧圖像為彩色圖像時(shí)，將有霧圖像轉(zhuǎn)換為RGB色彩空間數(shù)據(jù)，再進(jìn)行下采樣； 下采樣級(jí)數(shù)根據(jù)圖像尺寸選擇或運(yùn)行效率選擇； 下采樣方式為最近鄰插值法、雙線性插值法或雙三次插值法。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述上采樣模塊采用的采樣級(jí)數(shù)與下 采樣級(jí)數(shù)一致；上采樣方式為雙線性插值法或雙三次插值法。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括： 增強(qiáng)模塊，用于當(dāng)有霧圖像為灰度圖像時(shí)，對(duì)去霧處理后的圖像進(jìn)行亮度增強(qiáng)和對(duì)比 度增強(qiáng)；當(dāng)待處理圖像為RGB圖像時(shí)，將去霧處理后的圖像轉(zhuǎn)換為YUV數(shù)據(jù)格式，對(duì)Y分量 進(jìn)行亮度增強(qiáng)和對(duì)比度增強(qiáng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括： 去噪模塊，用于針對(duì)增強(qiáng)后的圖像，通過統(tǒng)計(jì)圖像平坦區(qū)域方差的方式估計(jì)圖像噪聲 的強(qiáng)度；通過估計(jì)的圖像噪聲的強(qiáng)度判定是否進(jìn)行去噪處理；如需進(jìn)行去噪處理，則采用 導(dǎo)向?yàn)V波的方式進(jìn)行去噪處理，其中導(dǎo)向?yàn)V波的參數(shù)根據(jù)所述圖像噪聲的強(qiáng)度設(shè)定。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括： 格式轉(zhuǎn)換模塊，用于將去噪處理后的圖像轉(zhuǎn)化為RGB格式或JPEG格式并保存。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104091310SQ201410286133
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】趙海賓, 李遠(yuǎn)友, 葛璐, 商澤利, 王劍鋒 申請(qǐng)人:三星電子（中國(guó)）研發(fā)中心, 三星電子株式會(huì)社