[发明专利]一种基于透射率优化技术的雾天图像快速重建方法

摘要

本发明公开了一种基于透射率优化技术的雾天图像快速重建方法，智能交通领域的视频图像处理的技术领域，该方法对原始图像进行降采样处理获得缩小图，再对缩小图计算透雾处理参数，在使用缩小透射率图恢复原始尺寸透射率的同时，引入图像像素邻域之间的灰阶相关性，对缩小图透射率的上采样插值的准确度进行了优化和改进，一方面提高了处理速度，另一方面改善了透雾实际效果。克服了传统方法中透射率上采样精度不够，导致的图像亮度突变区域出现黑色斑块和和白色光晕等难点问题，提高了雾霾环境下视频图像透雾处理方法的有效性和实用性。

主权项

1.一种基于透射率优化技术的雾天图像快速重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取需要处理的雾天图像的原始图像I(i,j)，并计算该原始图像I(i,j)的亮度图像F(i,j)，其中，(i,j)∈Ω，Ω为图像的全部像素点坐标集；步骤S2：对原始图像I(i,j)进行降采样处理，获得降采样缩小图Ids(i,j)，统计降采样缩小图Ids(i,j)的各个通道的直方图，选取直方图右端高亮处0.5％部分灰阶的整体均值作为该通道的大气光估计值，这里所表述的雾天待处理原始图像是三通道彩色图像，令大气光估计值为Ac，其中，c∈{R,G,B}表示红、绿、蓝三基色通道索引值；步骤S3：计算降采样缩小图Ids(i,j)的大气透射率图Tds(i,j)；步骤S4：将大气透射率图Tds(i,j)进行精细化引导滤波处理，获得降采样缩小图Ids(i,j)对应的精细化透射率图Tdsgf(i,j)；步骤S5：对精细化透射率图Tdsgf(i,j)进行上采样复原处理，获得原始尺寸的大气透射率图Tout(i,j)；步骤S6：对原始图像I(i,j)的各个通道分量图像进行透雾重建处理，获得透雾处理后的图像Jout(i,j)，所述透雾重建处理的计算方法为：式中，t0为透射率最小约束值；步骤S7：输出透雾处理后的图像Jout(i,j)；所述步骤S5中，对精细化透射率图Tdsgf(i,j)进行上采样复原处理，获得原始尺寸的大气透射率图Tout(i,j)，包括以下步骤：步骤S501：使用二维线性插值技术恢复某像素位置(i,j)的透射率，具体为：在精细化透射率图Tdsgf(i,j)中找出与待恢复像素位置(i,j)最邻近的四个坐标位置，经过二维线性加权运算获得四个坐标位置的近似透射率数值，并标记为Ta(ia,ja)、Tb(ib,jb)、Tc(ic,jc)、Td(id,jd)；步骤S502：利用Ta(ia,ja)、Tb(ib,jb)、Tc(ic,jc)、Td(id,jd)来二维线性加权获得上采样复原后大气透射率图Tout(i,j)坐标位置(i,j)处的透射率数值Tx(i,j)：Tx(i,j)＝Wa·Ta(ia,ja)+Wb·Tb(ib,jb)+Wc·Tc(ic,jc)+Wd·Td(id,jd)式中：Wa、Wb、Wc、Wd分别为Ta(ia,ja)、Tb(ib,jb)、Tc(ic,jc)、Td(id,jd)的加权系数，且Wa+Wb+Wc+Wd＝1；Rti和Rtj分别表示Ta(ia,ja)、Tb(ib,jb)、Tc(ic,jc)、Td(id,jd)对应的四个坐标位置构成的矩形的宽度像素距离和高度像素距离；Ci和Cj分别为目标透射率Tx(i,j)坐标位置(i,j)与Ta(ia,ja)坐标位置之间的宽度像素距离和高度像素距离；步骤S503：在二维图像坐标系中，将原始尺寸透射率图某坐标位置(i,j)与Ta(ia,ja)、Tb(ib,jb)、Tc(ic,jc)、Td(id,jd)对应的四个坐标位置进行线段连接，标记出连线的中心点，并将四条连线的中心点坐标在原始图像I(i,j)的亮度图像F(i,j)上对应的亮度表示为Ya、Yb、Yc、Yd，原始尺寸透射率图某坐标位置(i,j)在原始图像I(i,j)的亮度图像F(i,j)上对应的亮度为Yx；步骤S504：对加权系数Wa、Wb、Wc、Wd进行灰阶相关性修正处理，具体为：步骤一：分别计算Yx与Ya、Yb、Yc、Yd的亮度差绝对值Ya_diff、Yb_diff、Yc_diff、Yd_diff，并取Ya_diff、Yb_diff、Yc_diff、Yd_diff中的最小值为Mindiff，最大值为Maxdiff；步骤二：将Wa、Wb、Wc、Wd分别和Ya_diff、Yb_diff、Yc_diff、Yd_diff进行位置关联和标记，即Ya_diff与Wa关联，Yb_diff与Wb关联，Yc_diff与Wc关联，Yd_diff与Wd关联；步骤三：将Mindiff、Maxdiff与灰阶绝对差值判断阈值ThrDiff比较，如果Maxdiff–Mindiff>＝ThrDiff，则将最小值Mindiff相关联的加权系数Wx累加到最大值Maxdiff相关联的加权系数Wy上，然后将最小值Mindiff相关联的加权系数Wx置零处理，这里的x,y∈{a,b,c,d}，获得修正后的加权系数Wa’、Wb’、Wc’、Wd’；如果Maxdiff–Mindiff

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