[发明专利]图像处理装置、图像处理方法、程序、记录有该程序的记录介质、影像拍摄装置和影像记录再现装置

说明书

技术领域

本发明涉及进行从基于通过摄像机拍摄而生成的图像数据的输入图像(摄像图像)中去除雾的处理从而生成没有雾的雾校正图像(去雾图像)的图像数据(校正图像数据)的图像处理装置和图像处理方法。并且，本发明涉及应用了所述图像处理装置或图像处理方法的程序、记录该程序的记录介质、影像拍摄装置和影像记录再现装置。

背景技术

作为使通过摄像机拍摄而得到的摄像图像的鲜明度降低的要因，存在包含雾、霾、霭、雪、烟、烟雾和粉尘的气溶胶等。在本申请中，将它们统称作“雾(Haze)”。在存在雾的环境下对被摄体进行摄像机拍摄而得到的摄像图像(雾图像)中，雾的浓度越增加，则对比度越降低，被摄体的判别性和视觉辨认性降低。为了改善这种由雾引起的画质降低，提出了从雾图像中去除雾而生成去雾图像的图像数据(校正图像数据)的雾校正技术。

在这种雾校正技术中，估计摄像图像中的透射率(transmission)并根据估计出的透射率来校正对比度的方法是有效的。例如，在非专利文献1中，作为校正对比度的方法，提出了基于暗原色先验(Dark Channel Prior)的方法。暗原色先验是根据不存在雾的室外自然图像得到的统计法则。暗原色先验是如下法则：在按照每个颜色通道调查出天空以外的室外自然图像的局部区域的多个颜色通道(红色通道、绿色通道和蓝色通道即R通道、G通道和B通道)中的光强度的情况下，多个颜色通道中的至少一个颜色通道的局部区域中的光强度的最小值是非常小的值(一般是接近0的值)。并且，将多个颜色通道(即R通道、G通道和B通道)的局部区域内的光强度的最小值(即R通道的最小值、G通道的最小值和B通道的最小值)中的最小的值称作暗通道(Dark Channel)或暗通道值。根据暗原色先验，根据通过摄像机拍摄而生成的图像数据计算每个局部区域的暗通道值，由此，能够按照摄像图像中的每个像素估计由多个透射率构成的图(透射率图)。然后，使用估计出的透射率图，能够进行用于根据摄像图像(例如雾图像)数据生成作为去雾图像的图像数据的校正图像数据的图像处理。

如非专利文献1所示，摄像图像(例如雾图像)的生成模型用下式(1)表示。

I(X)＝J(X)·t(X)+A·(1-t(X))式(1)

在式(1)中，X是像素位置，能够用二维直角坐标系下的坐标(x,y)表现。并且，I(X)是摄像图像(例如雾图像)中的像素位置X的光强度。J(X)是雾校正图像(去雾图像)的像素位置X处的光强度，t(X)是像素位置X处的透射率，0<t(X)<1。并且，A是大气光参数，是固定值(系数)。

为了根据式(1)求出J(X)，需要估计透射率t(X)和大气光参数A。J(X)中的某个局部区域的暗通道值J_dark(X)用下式(2)表示。

在式(2)中，Ω(X)是摄像图像内的包含像素位置X(例如以像素位置X为中心)的局部区域。J_C(Y)是R通道、G通道和B通道的雾校正图像的局部区域Ω(X)内的像素位置Y处的光强度。即，J_R(Y)是R通道的雾校正图像的局部区域Ω(X)内的像素位置Y处的光强度，J_G(Y)是G通道的雾校正图像的局部区域Ω(X)内的像素位置Y处的光强度，J_B(Y)是B通道的局部区域Ω(X)内的像素位置Y处的光强度。min(J_C(Y))是局部区域Ω(X)内的J_C(Y)的最小值。min(min(J_C(Y)))是R通道的min(J_R(Y))、G通道的min(J_G(Y))和B通道的min(J_B(Y))中的最小值。

根据暗原色先验，公知不存在雾的图像即雾校正图像的局部区域Ω(X)内的暗通道值J_dark(X)是非常低的值(接近0的值)。但是，雾的浓度越高，则雾图像中的暗通道值J_dark(X)是越大的值。因此，能够根据由多个暗通道值J_dark(X)构成的暗通道图，估计摄像图像中的由多个透射率t(X)构成的透射率图。

对式(1)进行变形后，得到下式(3)。