[发明专利]一种结合暗通道先验原理的偏振成像去雾方法

摘要

本发明公开了一种结合暗通道先验原理的偏振成像去雾方法，包含以下步骤：首先，通过偏振成像技术获取偏振图像，由此获得场景的线偏振Stokes矢量；其次，从得到场景的总光强图像中选取区域，并基于此区域估算得到大气散射光偏振度、偏振角和无穷远处大气散射光光强；再次，根据估算的大气散射光偏振度和偏振角计算整幅图像各像素点的大气散射光光强，结合无穷远处大气散射光光强，依据偏振去雾成像的物理模型，计算得到去雾后的目标光光强；最后，利用灰度熵函数进行像质评价，自动优化无穷远处大气散射光光强偏置系数，获得去雾图像。本发明能够准确地自动估算大气散射光信息；具有更高的可靠性，且计算速度快，去雾图像对比度强。

主权项

1.一种结合暗通道先验原理的偏振成像去雾方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)采用偏振成像的方法对目标场景成像，获得多幅偏振图像，通过计算得到成像场景的线偏振Stokes矢量，相应地得到总光强图像，其中，总光强包括目标光光强和大气散射光光强；所述步骤(1)中获得的多幅偏振图像为四幅，偏振片透光轴方向分别为0°、45°、90°和135°；(2)基于暗通道先验原理从总光强图像中选取能够估算大气散射光信息的区域，并在该区域估算得到大气散射光偏振度、偏振角和无穷远处大气散射光光强；步骤(2)中的估算无穷远处大气散射光光强A∞的计算步骤如下：A1.通过偏振成像技术对目标场景进行成像，获得四幅偏振图像，四幅偏振图像的光强分别记为I(0)、I(45)、I(90)和I(135)；A2.基于得到的四幅偏振图像的光强，计算得到线偏振Stokes矢量，其中，S0为探测器得到的总光强，S1和S2为偏振光光强；A3.利用暗通道先验原理从探测器得到的总光强S0的图像中重构暗通道图像；对于任意输入图像I，其暗通道表示为：其中，I^c表示输入图像的每个颜色通道，Ω(x)表示以像素x为中心的一个窗口；即首先选取各个像素在R、G、B三个颜色通道中的强度最小值，重构一幅灰度图像，然后对该灰度图像进行最小值滤波，最终重构得到暗通道的图像；从得到的暗通道图像选出强度从大到小前0.1％的像素，记下其坐标位置，在总光强S₀的图像里按坐标找出对应的像素群，从该像素群中找出大气散射光光强最大值的像素，求得在该像素点周围一个窗口中所有像素的强度平均值若该窗口中所有像素点大气散射光光强满足关系式则认为无穷远处大气散射光光强A_∞近似等于的值；若该像素点不满足关系式则取下一个最大强度进行判断，直到满足该关系式的像素点出现；公式中δ是强度阈值，A_i,j是以大气散射光光强最大值像素点为中心的窗口内每个像素点强度；A4.给无穷远处大气散射光光强A_∞引入一个偏置系数ε，其中ε>1，即用来修正去雾后图像过亮的问题；(3)根据估算的大气散射光偏振度和偏振角计算整幅输入图像各像素点的大气散射光光强，结合步骤(2)所估算的无穷远处大气散射光光强，依据偏振去雾成像的物理模型，计算去雾后的目标光光强，得到去雾后的图像；(4)利用灰度熵函数对所得到的去雾后图像进行像质评价，自动优化无穷远处大气散射光光强偏置系数，获得效果最好的去雾图像；步骤(4)中的灰度熵函数为：其中，pk是大小为k的灰度级出现的概率；熵函数最大值所对应的图像为最佳去雾图像。