[发明专利]一种海天背景下的彩色图像去雾方法

说明书

技术领域

本发明属于光电海上侦察技术领域，具体涉及一种海天背景下的彩色图像去雾方法。

背景技术

我国存在广阔的海域，对领海进行侦察巡逻是维护海域安全的重要方式之一。光电侦察具有直观、准确、易于理解等特点，是我军侦察取证和情报收集的主要手段。但是由于海上环境的限制，光电设备始终没有发挥出最大效用。尤其是海上雨雾天频繁，场景光线受到大气中水滴、颗粒的影响，导致获取的图像质量退化，对比度和色彩饱和度降低，造成目标能见度变弱，给目标识别带来困难。

针对这种情况，研究者使用了许多方法对雾天光电成像进行恢复，包括使用黄色透雾补光、多角度偏振图像叠加等，但是从成本、环境和技术上不具备普遍装备的条件。

使用基于单幅图像的去雾处理方法，时效性更强，环境适用性更广，具有更好的实用价值。图像均衡化是最常用的一种图像增强恢复处理方式。韩德水等使用同态滤波和图像均衡化对图像进行增强，边缘更突出，整体视觉效果也更明亮。这种方法对于灰度图像有较好的恢复效果，但是随着彩色图像的越来越广泛的使用，算法造成的颜色失真等问题限制了其应用。

以NASA为代表的研究机构使用大气传播模型，用退化反演的方式对图像进行了恢复，其在卫星成像上具有较好的效果，但是该方法运算复杂，难以实时处理，且必须保证处理图像为有雾图，对于正常图像处理会产生较大的失真。

以上各算法虽然对自然场景图像具有较好的效果，但是针对海天背景的图像存在很多问题，包括：

(1)海天背景下，目标对比度较低，恢复的图像背景颜色容易饱和淹没目标；

(2)实际图像采集中，随着船的摇摆，天空在图像中的比例变化较大，而多数算法都是基于非空场景进行假设推导，对天空的处理结果较差，因此容易造成恢复后视频的过渡不自然。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海天背景下的彩色图像去雾方法，针对海天背景的特点，对去雾算法进行改进，在算法满足视频实时处理的要求下，达到较好的去雾效果，使其更符合海上目标侦察的特点。

本发明提供了一种海天背景下的彩色图像去雾方法，包括：

求取有雾图像的直方图，并对直方图进行拉伸，以提升目标在有雾图像中的对比度；

基于拉伸的直方图分别求取图像的暗通道和亮通道；

基于亮通道进行海天线检测，以区分海面和天空背景；

通过使用符合海面景深的均值滤波对环境光和大气光进行估计，基于暗通道和亮通道在图像退化模型中的共同作用，获取去雾图像。

进一步地，海天线检测包括：根据海天的亮度差异，通过一阶导数极值点求出海天线的位置。

进一步地，均值滤波包括：

通过长条形滤波模板对暗通道进行均值滤波。

进一步地，长条形滤波模板为100×25的滤波模板。

进一步地，在海天线检测之后还包括：

根据海天线的位置设置ROI掩模，用以处理海面背景。

与现有技术相比本发明的有益效果是：基于海天背景的图像特点，通过使用亮通道和暗通道相结合的方式，增加了准确性；使用海天线和长条型模板等，消除了现有技术中海天处理失真的问题，提高了恢复效果。

附图说明

图1是海天背景有雾图；

图2是图像亮通道及亮通道增强图；其中，2a为亮通道，2b为增强后亮通道；

图3是图像暗通道及暗通道增强；其中，3a为暗通道，3b为增强后暗通道；

图4是海天线检测示意图；其中，4a为亮度差值曲线图，4b为海天线位置图

图5是本发明一种海天背景下的彩色图像去雾方法一实施例的流程图；

图6是本发明图像去雾增强结果与现有技术不同方法的对比图；其中， 6a为有雾图，6b为现有技术暗通道处理结果，6c为现有技术处理结果，6d 为本发明处理结果。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。