[发明专利]彩色雾霾图像去雾与光照补偿的复原方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理领域，特别涉及图像的复原方法，可广泛用于图像目标检测、识别、跟踪的预处理。

背景技术

在雾霾天气条件下，大气中气溶胶等微粒的散射作用，导致采集到的图像对比度降低，颜色失真；同时，在雾霾条件下，光源变化、物体阴影覆盖、曝光不足等因素会使场景光照不足，进一步导致采集到的图像整体或局部偏暗，视见度下降，细节模糊。总之，严重降质的雾霾图像干扰了图像信息的辨识及后续的图像分析。近年来，雾霾图像的复原问题受到学术界的广泛关注。

在雾霾图像复原方法研究方面，Tan(Tan K,Oakley P J.Physics-based approach to color image enhancement in poor visibility conditions[J].Optical Society of America,2001,18(10):2460-2467.)对雾霾图像的局部对比度进行最大化，但其复原结果存在颜色失真与光晕伪影。Fattal(Fattal R.Single image dehazing[J].ACM Transactions on Graphics,2008,27(3):1-9.)采用ICA方法和MRF模型来复原图像，该方法无法处理灰度图像与雾霾严重的图像。何恺明(He KaiMing,Sun Jian,Tang Xiaoou.Single image haze removal using dark channel prior[C].In:Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Miami.USA:IEEE,2009.1956-1963.)通过暗影通道估计场景物体的深度信息，但在场景存在大面积白色区域或没有颜色鲜艳物体的情况下，该方法就会失效。Tarel(Tarel J P,Hautiere N.Fast visibility restoration from a single color or gray level image[C].In:Proceedings of the12th IEEE International Conference on Computer Vision Kyoto.Japan:IEEE,2009.2201-2208.)方法将最小值滤波与中值滤波相结合，对颜色鲜艳的图像有较好复原效果，但不恰当的参数易引起光晕伪影，同时伴有颜色的失真。Jobson等人(Jobson,Daniel J.,Zia-ur Rahman,and Glenn A.Woodell."A multiscale retinex for bridging the gap between color images and the human observation of scenes."Image Processing,IEEE Transactions on6.7(1997):965-976.Rahman,Zia-ur,Daniel J.Jobson,and Glenn A.Woodell."Retinex processing for automatic image enhancement."Journal of Electronic Imaging13.1(2004):100-110.)提出单尺度、多尺度和多尺度颜色恢复三种基于Retinex理论的方法。单尺度Retinex(SSR,Single Scale Retinex)方法的效果易受尺度常数大小影响，颜色易失真；多尺度Retinex(MSR,Multi-Scale Retinex)方法可能会导致光晕伪影且运算量大；多尺度Retinex颜色恢复方法(MSRCR,Multi Scale Retinex with Color Rendetion)方法对违反灰度世界假设的图像进行了颜色恢复，但颜色修正效果并不明显。Kimmel(Kimmel,Ron,et al."A variational framework for retinex."International Journal of Computer Vision52.1(2003):7-23.)将已有的多种Retinex方法规范成统一的变分形式，虽然运算复杂度减小，但易使阴影边界模糊，产生光晕伪影。

以上雾霾图像复原方法虽然对雾霾降质图像有一定的复原效果，但普遍存在颜色失真、光晕伪影、图像偏暗等缺点，导致后续的目标检测、识别、跟踪等处理无法正常进行。

发明内容