[发明专利]一种单幅雾天图像能见度估计方法

摘要

能见度作为气象观测的基本要素，是雾天图像处理领域重要的评价指标。针对传统能见度测试方法依赖大气透射仪等硬件设施、需要人工多点观测等局限性，本发明给出一种基于场景深度的单幅雾天图像能见度估计方法。该方法基于大气退化物理模型估计透射率，采用一种景物深度估计法估算场景深度，并依据能见度测量仪原理求取大气消光系数。最后引入概率统计的思想，通过对单个像素点计算能见度并按照雾天能见度等级统计每个等级像素能见度所占概率，从而估计出单幅雾天图像的能见度。本发明仅对单幅雾天图像进行估算，计算简单、估计准确度高，不依赖任何硬件设施，减少人工参与的操作，可应用于雾天图像清晰化系统中有效评价去雾效果。

主权项

一种单幅雾天图像能见度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，图像获取：通过成像设备获得一帧雾天图像I；步骤二，透射率t′的估计，包括如下8个步骤：步骤1，求最小通道图Imin：将步骤1获取的图像在RGB颜色空间，对每个像素点求取RGB分量的最小值，获得最小通道图Imin；步骤2，估计当前帧大气光值A0：对步骤1获得的Imin的前height/3行，其中height为图像高度，做半径为height/30的最小值滤波，目的在于去除明亮细节，减少非大气光的白色明亮物体干扰；在滤波后前height/3行找出最亮像素点，将原图对应位置取RGB三通道中的最大值作为当前帧估计的大气光值A0；步骤3，滑动平均求得大气光值A：在雾天视频处理过程中，A值的波动可能会造成复原结果出现明暗跳变现象，影响视觉效果，为使A值变化平稳，采用滑动平均的方法，将当前帧估计的大气光值A0与前7帧图像估计的大气光值求平均得到当前帧的最终大气光值A；步骤4，初步估计透射率图由最小通道图Imin可得到初步估计的透射率图步骤5，下采样透射率为减少处理时间，先将下采样得到使得的宽高分别为原图宽高的1/4；步骤6，导向滤波优化下采样透射率用3×3的方形结构元素b对做形态学开运算，得到以作为导向滤波的输入图，作为导向图，进行导向滤波以平滑区域内部，同时达到保持边缘的目的，经导向滤波后，得到优化后的下采样透射率td(x)；步骤7，上采样td(x)得到最终透射率图t(x)：采用线性插值的方式，得到原来尺寸的优化后透射率图t(x)；步骤8，白色区域的修正：由于天空的白色区域不满足暗原色先验规律，这些区域的透射率被低估，需要进行修正，得到修正后的透射率图t′(x)；步骤三，场景深度d′估计：利用图像的灰度梯度信息中可以反映景物的细节信息，在计算景物深度信息时加入梯度信息；采用计算在像素8邻域内0°、90°、45°和135°4个方向的一阶偏导数P0°，P45°，P90°，P135°，再采用二阶范数推算像素梯度：将此梯度信息加入到景深的计算中去，得到最终的场景深度估计为：d′=c1(m-i)2+(n-j)2+c2M(i,j),i=1,2,...,m;j=1,2,...n]]>其中，c1，c2为梯度修正系数，取值范围在0和1之间，(i，j)表示的是m×n维图像上的任一像素点的坐标；步骤四，计算图像中每一个像素点的能见度V：根据步骤二得到的透射率t′和步骤三得到的场景深度估计d′，利用公式可以求得每一个像素的能见度的估计V；步骤五，利用特强浓雾因子估算单幅雾天图像的能见度：引入概率统计的思想，根据伯努利大数定律可知单幅雾天图像若整体雾浓度属于某一个级别，则该幅图像中的大部分像素点计算的能见度值分布在该级别雾所对应的能见度区间，因此，利用特强浓雾因子占有率的不同，来确定单幅图像的能见度。