[发明专利]基于两次引导滤波的快速图像去雾方法

权利要求书

1.一种基于两次引导滤波的快速图像去雾方法，其特征在于：首先对原始雾气图像进行预处理获取大气光幕粗估计图、利用引导滤波器得到引导图像；然后再利用引导滤波器进行细化得到大气光幕图；接着计算大气光强度值及基于大气散射物理模型获得透射率值，对原始雾气图像进行复原；最后对复原后图像进行增强处理。

2.根据权利要求1的一种基于两次引导滤波的快速图像去雾方法，其特征在于具体包括如下步骤：

步骤1、对原始雾气图像I进行预处理获取大气光幕粗估计值和引导图像：

(1)计算原始雾气图像I的暗通道图像I_dark，即取原始雾气图像I的局部最小值：

若原始雾气图像I为彩色图像，则暗通道图像Idark(x)=minc∈{r,g,b}(miny∈Ω(x)(Ic(y)))]]>

若原始雾气图像I为灰度图像，则暗通道图像

上述I^c分别代表三个颜色通道的亮度值，Ω(x)是以x为中心的方形区域，该方形区域长度一般取15到35之间，下同；

(2)粗略估计大气光幕图：对暗通道图像I_dark进行局部最大值滤波，得到大气光幕粗估计图其中Ω(x)是以x为中心的方形区域；

(3)计算原始雾气图像I的暗图像I_min：

若原始雾气图像I为彩色图像，则取每一个像素点R，G，B三通道的最小值，得到暗图像I_min＝min(I_R,I_G,I_B)；

若原始雾气图像I为灰度图像，则暗图像I_min＝I；

(4)根据暗图像I_min计算引导滤波器的线性转换系数：b₁＝(1-a₁).*f_m(I_min)，其中ε为预置的控制参数，0.001≤ε≤0.1；表示计算暗图像I_min的局部方差，f_m(I_min)是对暗图像I_min进行均值滤波的结果，得到的a₁,b₁是与暗图像I_min尺寸大小相同的系数矩阵；

(5)根据引导滤波器的线性转换系数a₁,b₁计算得到引导图像I_G：I_G＝f_m(a₁).*I_min+f_m(b₁)，其中f_m(a₁),f_m(b₁)分别是对系数矩阵a₁,b₁进行均值滤波的结果；

步骤2、利用引导滤波器得到细化后的大气光幕图V：

(1)根据引导图像I_G和大气光幕粗估计图V_R再次计算引导滤波器的线性转换系数：b₂＝f_m(V_R)-a₂.*f_m(I_G),其中表示计算I_G和V_R局部协方差，表示计算I_G的局部方差，f_m(V_R),f_m(I_G)分别是对V_R和I_G进行均值滤波的结果，得到的a₂,b₂是与引导图像I_G尺寸大小相同的系数矩阵；

(2)根据引导滤波器的线性转换系数a₂,b₂计算得到细化后的大气光幕图V：V＝f_m(a₂).*I_G+f_m(b₂)，其中f_m(a₂),f_m(b₂)分别是对系数矩阵a₂,b₂进行均值滤波的结果；

步骤3、计算大气光强度值以及复原图像：

(1)根据大气光幕粗估计图V_R计算大气光强度值A：

首先统计大气光幕粗估计图V_R的直方图Histgram_V_R，然后计算直方图的累加和当Σi=0jHistgram_VR>Image_size*p1,]]>对应的灰度值j所在大气光幕粗估计图V_R中的坐标标记为(j_x,j_y)，接着在原始雾气图像I中找到对应的坐标点I(j_x,j_y)，若原始雾气图像I为彩色图像，则分别计算R，G，B三个颜色通道中这些坐标点的平均值Amc=1NΣi=1NIc(jxi,jyi),]]>大气光强度值即为Ac=min(p2Amc,255),]]>分别得到三个颜色通道中的大气光强度值A_R,A_G,A_B；若原始雾气图像I为灰度图像，则计算这些点的平均值大气光强度值即为A＝min(p₂A_m,255)，

上述p₁和p₂和为预置的控制参数,0.995≤p₁≤0.999，1.0≤p₂≤1.2；

(2)计算介质透射率值t(x)：根据大气光幕图V和大气光强度值A，得到透射率值若原始雾气图像I为彩色图像，则取A＝(A_R+A_G+A_B)/3,其中ω为预置参数，取值范围为0到1之间；

(3)对原始雾气图像I进行复原，得到复原后图像J(x)：

根据复原公式其中t_min为预置参数，0.01≤t_min≤0.1；若原始雾气图像I为彩色图像，分别将R、G、B三个颜色通道值I_R(x),I_G(x),I_B(x)以及对应的大气光强度值A_R,A_G,A_B、透射率值t(x)代入计算得到三通道的复原值J_R(x),J_G(x),J_B(x)，即可得到复原后图像J(x)；若原始雾气图像I为灰度图像，将原始雾气图像I(x)以及大气光强度值A、透射率值t(x)代入计算得到复原后图像J(x)；

步骤4、对复原后图像J(x)进行增强处理：

(1)根据复原后图像J(x)计算增强倍数矩阵其中k为预置的控制参数，100≤k≤500，与增强倍数成负相关；若复原后图像J(x)为彩色图像，则分别将三个颜色通道值J_R(x),J_G(x),J_B(x)代入计算得到三通道的增强倍数矩阵λ_R(x),λ_G(x),λ_B(x)；若复原后图像J(x)为灰度图像，则将复原后图像J(x)代入计算得到增强倍数矩阵λ(x)；

(2)对增强倍数矩阵分别进行模糊化处理，处理方法包括但不限于以下方法：均值滤波模糊化、高斯滤波模糊化、中值滤波模糊化；若复原后图像J(x)为彩色图像，则模糊化后的增强倍数矩阵分别为f(λ_R(x)),f(λ_G(x)),f(λ_B(x))，若复原后图像J(x)为灰度图像，则模糊化后的增强倍数矩阵为f(λ(x))；

(3)根据复原后图像J(x)计算增强后的图像J_E(x)＝f(λ(x)).*J(x)：若复原后图像J(x)为彩色图像，则分别将三个颜色通道值J_R(x),J_G(x),J_B(x)和模糊化后的增强倍数矩阵f(λ_R(x)),f(λ_G(x)),f(λ_B(x))代入计算得到增强图像J_E(x)；若复原后图像J(x)为灰度图像，则将复原后图像J(x)和模糊化后的增强倍数矩阵f(λ(x))代入计算得到增强图像J_E(x)。