專利名稱：面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，特別涉及一種面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧的計(jì)算機(jī)圖像處理方法。
背景技術(shù)：
一般的衛(wèi)星遙感成像都是對(duì)遠(yuǎn)距離的成像，大氣云霧使得太陽輻射、天空光由于散射效應(yīng)直接到達(dá)相機(jī)像面，成為圖像背景噪聲；而景物目標(biāo)到達(dá)成像相機(jī)前需要經(jīng)過長(zhǎng)距離的傳輸，由于大氣粒子、氣溶膠、空氣湍流等對(duì)光的散射、非規(guī)則折射、吸收等效應(yīng)造成接收探測(cè)器面上的光強(qiáng)起伏，降低了圖像對(duì)比度和空間分辨率，導(dǎo)致光電系統(tǒng)在實(shí)際大氣環(huán)境中的使用性能下降，上述兩種情況統(tǒng)稱為大氣云霧退化。大氣云霧退化的一個(gè)最主要特點(diǎn)，就是大氣云霧退化造成的影響和景物與相機(jī)之間的距離以及天氣情況相關(guān)，或者說與天氣能見度相關(guān)，而且這種情況在長(zhǎng)距離遙感成像、航空斜視成像中表現(xiàn)得特別明顯。仿真計(jì)算表明，對(duì)于典型的鄉(xiāng)村晴天天氣，即使景物本身對(duì)比度為非常理想的1 100，經(jīng)過側(cè)向IOOkm的傳輸以及大氣散射影響后，可見光遙感相機(jī)最終能夠獲得的圖像對(duì)比度將明顯下降，其MTF只有0. 11。針對(duì)大氣云霧造成的圖像退化的問題，目前一般采用基于霧圖形成模型的圖像去霧算法。在眾多的圖像去霧算法中，目前基于暗原色先驗(yàn)的圖像去霧方法能較好地實(shí)現(xiàn)圖像去霧。暗原色先驗(yàn)基于經(jīng)觀察得到的這么一個(gè)關(guān)鍵事實(shí)絕大多數(shù)的戶外無霧圖像的每個(gè)局部區(qū)域都存在某些至少一個(gè)顏色通道的強(qiáng)度值很低的像素。該方法通過直接從圖像中估計(jì)透射率和大氣光值，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的去霧。該方法較好地去除了由于大氣云霧使得太陽輻射、天空光由于散射效應(yīng)直接到達(dá)相機(jī)像面，成為圖像背景噪聲的部分影響，同時(shí)也對(duì)景物經(jīng)大氣傳輸后輸入到圖像的直接衰減部分進(jìn)行了補(bǔ)償，一定程度上提高了圖像的對(duì)比度。但是，該方法沒有考慮景物目標(biāo)到達(dá)成像相機(jī)前的長(zhǎng)距離傳輸過程中，由于大氣粒子、 氣溶膠、空氣湍流等大氣散射造成的鄰近效應(yīng)對(duì)圖像帶來的卷積退化影響，因此導(dǎo)致最終得到圖像的對(duì)比度、清晰度仍然不夠理想，圖像細(xì)節(jié)仍然不夠豐富。大氣散射鄰近效應(yīng)可以看作是目標(biāo)表面的輻射場(chǎng)和大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(APSF)的卷積。如果能得到精確的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，就可以通過反卷積來去除鄰近效應(yīng)的影響。大氣點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的物理意義是它描述了鄰近像元對(duì)傳感器接收的總輻射亮度貢獻(xiàn)率的空間分布。對(duì)鄰近效應(yīng)研究的核心是對(duì)大氣點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的求解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠降低大氣散射鄰近效應(yīng)對(duì)成像圖像的影響，提高圖像的對(duì)比度和清晰度，增加圖像細(xì)節(jié)，圖像去霧效果好的面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法，其實(shí)施步驟如下
1)獲取原始圖像的圖像透射率并通過圖像去霧算法獲取原始圖像的初步去霧圖像；2)根據(jù)所述原始圖像的圖像透射率建立圖像的輻射傳輸方程；3)求解所述輻射傳輸方程獲得圖像的大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；4)根據(jù)大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)對(duì)所述初步去霧圖像進(jìn)行反卷積處理，得到最終去霧圖像。作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述步驟1)中的詳細(xì)步驟包括①、根據(jù)Pirf00 = : ^ω))獲取原始圖像的暗原色I(xiàn)tok，其中min操作符
表示取最小值，c表示r通道、g通道或者b通道，Γ表示原始圖像中c通道的分量，Ω (χ) 表示以像素點(diǎn)χ為中心的正方形區(qū)域；②、從所述暗原色I(xiàn)tok的所有點(diǎn)中提取部分最亮點(diǎn)，在所述部分最亮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的可見光圖像的像素中選擇強(qiáng)度最大的像素點(diǎn)的值作為大氣光值A(chǔ) ；③、根據(jù)暗原色先驗(yàn)利用公式i'(x) = l + min(min(^^))計(jì)算原始圖像的透射率
c Ω A
初始值t'，其中ω為常數(shù)系數(shù)，Ae為大氣光值的c通道的分量，Γ(χ)為原始圖像中c通道的分量；④、根據(jù)(L+XU)t= At'對(duì)透射率初始值t'進(jìn)行優(yōu)化得到優(yōu)化后的透射率t， 其中L為軟摳圖拉普拉斯矩陣，λ為修正參數(shù)，U為與L大小相同的單位矩陣；⑤、通過J= m^^l )+」去除原始圖像中太陽輻射的大氣直接散射部分以及補(bǔ)償
景物通過大氣傳輸?shù)闹苯铀p部分最終得到原始圖像的初步去霧圖像J，其中I為原始圖像，A為原始圖像的大氣光值，max操作符表示取最大值，t為優(yōu)化后的透射率，t0為常數(shù)。所述步驟2、中建立的輻射傳輸方程為
權(quán)利要求
1.一種面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法，其特征在于其實(shí)施步驟如下1)獲取原始圖像的圖像透射率并通過圖像去霧算法獲取原始圖像的初步去霧圖像；2)根據(jù)所述原始圖像的圖像透射率建立圖像的輻射傳輸方程；3)求解所述輻射傳輸方程獲得圖像的大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；4)根據(jù)大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)對(duì)所述初步去霧圖像進(jìn)行反卷積處理，得到最終去霧圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法，其特征在于，所述步驟1)中的詳細(xì)步驟包括①、根據(jù)=: ^ω))獲取原始圖像的暗原色I(xiàn)tok，其中min操作符表示取最小值，c表示r通道、g通道或者b通道，Γ表示原始圖像中c通道的分量，Ω (χ)表示以像素點(diǎn)χ為中心的正方形區(qū)域；②、從所述暗原色I(xiàn)tok的所有點(diǎn)中提取部分最亮點(diǎn)，在所述部分最亮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的可見光圖像的像素中選擇強(qiáng)度最大的像素點(diǎn)的值作為大氣光值A(chǔ) ；③、根據(jù)暗原色先驗(yàn)利用公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法，其特征在于，所述步驟幻中建立的輻射傳輸方程為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法，其特征在于，所述步驟3)中求解得到的大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)為
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法，其特征在于，所述步驟4)中對(duì)初步去霧圖像進(jìn)行反卷積處理具體是指采用維納濾波進(jìn)行反卷積處理，且頻率域的維納濾波如下式所示
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向大氣散射鄰近效應(yīng)的圖像去霧方法，其實(shí)施步驟如下1)獲取原始圖像的圖像透射率并通過圖像去霧算法獲取原始圖像的初步去霧圖像；2)根據(jù)所述原始圖像的圖像透射率建立圖像的輻射傳輸方程；3)求解所述輻射傳輸方程獲得圖像的大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；4)根據(jù)大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)對(duì)所述初步去霧圖像進(jìn)行反卷積處理，得到最終去霧圖像。本發(fā)明能夠降低大氣散射鄰近效應(yīng)對(duì)成像圖像的影響，提高圖像的對(duì)比度和清晰度，增加圖像細(xì)節(jié)，圖像去霧效果好。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102436643SQ201110341028
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者馮華君, 徐之海, 李奇, 陶叔銀 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)