[发明专利]一种基于差分偏振获取透射率的偏振图像去雾方法

权利要求书

1.一种基于差分偏振获取透射率的偏振图像去雾方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)使用偏振成像的设备对目标场景成像，转动偏振片，获得两幅同一场景的正交偏振图像，雾对图像影响最小的光强图，记作I_∥，对图像影响最大的光强图，记作I_⊥；

基于有雾图像的物理模型建立大气散射模型，包括两部分：

场景目标直透光：D(x,y)＝L(x,y)t(x,y)

大气光：B(x,y)＝A_∞[1-t(x,y)]

其中L(x,y)为目标反射光强，即无雾图像，t＝e^-βd，βd为光学厚度，A_∞为无穷远处大气光值；

总光强，即有雾图像，是两者的非相干叠加，即：

I(x,y)＝D(x,y)+B(x,y)＝L(x,y)t(x,y)+A_∞[1-t(x,y)]

所以可得目标反射光强：

(2)输入两幅正交偏振图像，结合亮、暗通道先验，分别计算两幅子图的亮、暗通道图像，得出其暗通道的透射率图像t1及无穷远处大气光值；

(3)根据差分图像去雾方法，用雾浓度近似代替光学厚度，进而求得差分透射率图t2；

(4)将暗通道透射率图与差分透射率图结合，得到总透射率图像，对其进行阈值处理，再使用引导滤波进行细化处理，得到优化后的透射率图像；

(5)将求得的总透射率图像和大气散射图像代入大气散射模型中，得到去雾复原图像，即：

所述步骤(2)中的暗通道先验理论：对于大多无天空区域的图像，图像块的所有像素点的三个颜色通道中至少有一个通道的像素值是最低的，定义暗通道图像为：

其中I^c表示图像I的颜色通道，Ω(x)表示以像素点x为中心的图像块，统计发现，图像中出天空区域外，暗通道I^dark值极低，趋近于零，所以可得到暗通道的透射率图像ω为调整参数；

与暗通道先验类似，存在一个通道的像素值极大，趋近于1，亮通道图像定义为：

将图像块最大化，通道最大化，任意一像素点的亮通道接近无雾图像的大气光值A^light：I^light→A^light；结合两子图像估计大气光值为：

其中m，n为图像的尺寸；

所述步骤(3)包括以下内容：将两个子图分别作和、差处理，可以得到总光强图为I＝I_∥+I_⊥和偏振差分图ΔI＝I_∥-I_⊥；图像偏振度

大气光偏振度：

基于光的偏振特性，可以近似认为到达偏振成像系统的光波的偏振态主要由大气光造成，所以就有：

所以有ΔB＝ΔI，可得

求透射率时，将大气光变形：B(x,y)＝A_∞[1-t(x,y)]→B(x,y)＝A_∞H(x,y)，其中P_scatt≈P，H(x,y)为雾浓度，H(x,y)＝1-t(x,y)＝1-e^-βd，因为H∝βd，所以可以用H粗略代替βd光学厚度，进而求得差分图像透射率：

t2(x,y)＝e^-η*H(x,y)，设定η＝0.9。

2.根据权利要求1所述基于差分偏振获取透射率的偏振图像去雾方法，其特征在于：所述步骤(4)中的总透射为：t＝αt1+βt2，α、β为矫正系数；结合大气散射模型得到大气散射图像B(x,y)＝A_∞[1-t(x,y)]；为避免所求透射率像素值过低，对总透射率进行阈值处理，将像素值小于0.1的像素点置于0.1；将两子图像进行和处理的总图像作为引导滤波图像，对透射率图像引导滤波处理，得到优化后的透射率图像。