[发明专利]一种基于自适应双阈值与暗通道先验的图像去雾方法

摘要

本发明涉及一种图像去雾方法，该方法主要包括1)按He方法计算出透射图T，并求出原始有雾图像的亮度图L；2)分别对透射图T和亮度图作直方图，得到直方图HistoT与直方图HistoL，并根据HistoT与HistoL计算出透射率上限阈值THHigh与亮度下限阈值THlow；3）然后根据THHigh与THlow对图像天空区域进行分离，分离出图像的天空区域RSky；4)将分离出的RSky中的透射率进行自适应修正，得到更精确的透射图TRefine；5)利用透射图TRefine按He方法对图像去雾。本方法能够解决去雾后图像在天空区域的色偏现象。

主权项

一种基于自适应双阈值与暗通道先验的图像去雾方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：获取有雾彩色图像I；第二步：按He方法计算出透射图T；按He方法计算出透射图T，计算步骤如下：a)首先计算出I的最小通道图像Imin，计算公式为Imin＝min(R,G,B),其中R、G、B为图像I的颜色分量，对Imin进行最小值滤波，滤波尺寸设为15×15，滤波后的图像为暗原色图像Idark；b)在暗原色图像Idark中计算出前0.001×SUM个强度值所在的索引位置，SUM为图像中像素值的个数,计算出这些索引位置对应的亮度值并选出最大亮度值记为天空光A；c)根据天空光A与暗原色图像Idark计算出粗透射图Tinitial，其计算公式如式(1)所示Tinitial(x,y)=1-0.95·Idark(x,y)A---(1)]]>d)对透射图Tinitial进行优化，求解式(2)的最小代价函数，其中M为抠图拉普拉斯矩阵，λ为修正参数，取0.0001；E(T)＝TT‑MT+λ(T‑Tinitial)T‑(T‑Tinitial)  (2)第三步：计算出图像I的亮度图L；计算出图像I的亮度图L，其计算公式如式(3)所示，式中R,G,B为图像I的三通道颜色分量；L＝0.30·R+0.59·G+0.11·B  (3)第四步：计算透射图T与亮度图L的直方图，并记为HistoT与HistoL；第五步：根据HistoT利用“自适应双阈值法”计算出透射率上限阈值THHigh，THHigh的具体计算过程如下：a)对HistoT均匀划分20等份，将[0，0.05]的透射率的总频次合并至透射率0.025的频次上，划分后得到新的透射率直方图HistoT‑new；b)然后在直方图HistoT‑new中计算出0.025，0.075，0.125，0.175，0.225，0.275，0.325七个透射率对应频次，再计算出该七个透射率对应频次的最大值Vmax，并将该最大值Vmax对应的透射率记为T1；c)计算出透射率T1，T1+0.05，…，0.4中所有透射率的对应频次，再计算所有频次中的最小值Vmin，并将该最小值Vmin对应的透射率记为T2；d)由直方图HistoT‑new读出透射率T2‑0.05与T2+0.05对应的频次，分别记为V1与V2；e)计算V1、V2、Vmin三者数值大小之间的相关差异，公式如式(4)所示：αnT=[Vmin-Vn]Vmin,n=1,2---(4)]]>f)透射率上限阈值THHigh计算公式如式(5)所示：第六步：根据亮度直方图HistoL利用“自适应双阈值法”计算出亮度下限阈值THlow，THlow具体计算过程如下：a)对亮度直方图HistoL均匀划分20等份，划分后得到新的亮度直方图HistoL‑new；b)然后在直方图HistoL‑new中计算出0.675×255，0.725×255，0.775×255，0.825×255，0.875×255，0.925×255，0.975×255七个亮度对应频次，再计算出该七个亮度频次的最大值Fmax，并将该最大值Fmax对应的亮度记为L1；c)计算出亮度0.6×255，…,L1‑0.05×255，L1中所有亮度的对应频次，再计算所有频次中的最小值Fmin，并将该最小值Fmin对应的亮度记为L2；d)由直方图HistoL‑new读出亮度L2‑0.05×255与L2+0.05×255对应的频次，分别记为F1与F2；e)计算F1、F2、Fmin三者数值大小之间的相关差异，公式如式(6)所示：αnL=[Fmin-Fn]Fmin,n=1,2---(6)]]>f)亮度下限阈值THlow计算公式如式(7)所示：第七步：设置天空区域判定条件为T(x,y)＜THHigh∩L(x,y)＞THLow，(x,y)为图像像素位置索引，对于满足上述条件的区域设定为天空区域RSky；第八步：对天空区域RSky中的透射率按公式(8)修正，其中K为调节因子，取1‑2；TSky-refine(x,y)=min(max(K·THlow·L(x,y)THHigh·T(x,y),1)·max(T(x,y),0.1),1)---(8)]]>第九步：利用修正后的透射率TSky‑refine按He方法进行图像去雾；利用修正后的透射率TSky‑refine按He方法进行图像去雾，其去雾公式如式(9)(10)(11)所示，其中I(x,y,R)为图像I的R分量，I(x,y,G)为图像I的G分量，I(x,y,B)为图像I的B分量,J(x,y,R)为去雾后图像J的R分量，J(x,y,G)为去雾后图像J的G分量，J(x,y,B)为去雾后图像J的B分量,A为天空光，TSky‑refine为修正后的透射图；J(x,y,R)=I(x,y,R)-Amax(TSky-refine(x,y),0.1)+A---(9)]]>J(x,y,G)=I(x,y,G)-Amax(TSky-refine(x,y),0.1)+A---(10)]]>J(x,y,B)=I(x,y,B)-Amax(TSky-refine(x,y),0.1)+A---(11).]]>