国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

霧天降質(zhì)圖像的快速?gòu)?fù)原

2013-04-27 03:08吳笑天魯劍鋒賀柏根
中國(guó)光學(xué) 2013年6期
關(guān)鍵詞:霧天先驗(yàn)形態(tài)學(xué)

吳笑天,魯劍鋒,賀柏根,吳 川,2,朱 明,2

(1.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,吉林長(zhǎng)春130033;2.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所航空光學(xué)成像與測(cè)量中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林長(zhǎng)春130033)

霧天降質(zhì)圖像的快速?gòu)?fù)原

吳笑天1,2*,魯劍鋒1,賀柏根1,吳 川1,2,朱 明1,2

(1.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,吉林長(zhǎng)春130033;2.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所航空光學(xué)成像與測(cè)量中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林長(zhǎng)春130033)

針對(duì)在雨霧霾天氣條件下,大氣介質(zhì)的散射和吸收作用導(dǎo)致光電成像系統(tǒng)接收的圖像對(duì)比度降低,細(xì)節(jié)模糊不清及顏色偏移,提出通過(guò)快速圖像復(fù)原來(lái)解決此類圖像退化問(wèn)題?;诖髿獬上窆鈱W(xué)模型,在暗通道先驗(yàn)的理論基礎(chǔ)上,提出了一種基于形態(tài)學(xué)濾波器的快速估算暗通道圖像的方法,并采用參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法來(lái)抑制暗通道先驗(yàn)不滿足時(shí)的大片天空/白墻區(qū)域的顏色失真現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法能夠有效快速?gòu)?fù)原雨霧天氣條件下的降質(zhì)圖像,對(duì)于600×400大小的圖像,其Matlab復(fù)原仿真時(shí)間僅為0.4 s,復(fù)原后的圖像主觀視覺(jué)質(zhì)量明顯提升,其大片天空/白墻區(qū)域的顏色失真得到有效抑制。

降質(zhì)圖像;圖像復(fù)原;暗通道先驗(yàn);形態(tài)學(xué)濾波器

1 引 言

光電成像設(shè)備是工程中獲取圖像信息的重要設(shè)備,廣泛應(yīng)用在安防、交通、國(guó)防等諸多領(lǐng)域。在外場(chǎng)工作條件下,光電成像設(shè)備將不可避免地受到天氣的影響,尤其在雨霧霾天氣條件下,大氣介質(zhì)中懸浮著的大量水蒸氣、塵埃等顆粒對(duì)光線的散射和吸收作用會(huì)使場(chǎng)景的反射光在直線傳播的光路發(fā)生顯著衰減,同時(shí)大氣背景光也會(huì)受到上述懸浮顆粒的散射作用而摻雜進(jìn)該直線傳播的光路中。兩者的共同作用使得光電成像系統(tǒng)在雨霧霾天氣條件下獲取的圖像質(zhì)量出現(xiàn)不同程度的降質(zhì),具體表現(xiàn)為:圖像對(duì)比度降低,紋理模糊不清以及場(chǎng)景顏色偏移。所以,在雨霧霾天氣條件下捕獲的外景圖像質(zhì)量較差,不利于人眼觀察。由于現(xiàn)代化的光電成像設(shè)備后端往往配有各類功能的圖像智能化處理器[1],并針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,配以不同的圖像處理方法[4-7]。因此,雨霧霾的天氣條件也會(huì)影響到光電成像系統(tǒng)后端的跟蹤、識(shí)別[8]、配準(zhǔn)[9]等各類智能化算法的正常運(yùn)行。所以,研究霧天降質(zhì)圖像的復(fù)原算法以及其工程化的簡(jiǎn)化算法具有一定的工程價(jià)值。

霧天降質(zhì)的圖像復(fù)原問(wèn)題是一個(gè)典型的病態(tài)問(wèn)題[3]。早先的霧天復(fù)原算法往往基于多幅圖像或依賴其他附加信息[10-12],工程局限性大,逐漸不為人們所使用。Tan以最大化局部差異度的方法實(shí)現(xiàn)了單幅圖像的去霧算法[13]。Fattal基于場(chǎng)景表面與傳輸參數(shù)的局部不相關(guān)性的假設(shè)實(shí)現(xiàn)了霧天降質(zhì)圖像的復(fù)原[14]。上述兩種方法由于算法復(fù)雜性原因沒(méi)有在工程實(shí)踐中得以應(yīng)用。

He于2009年發(fā)表在CVPR的論文中[3]首次提出了“暗通道”先驗(yàn),并從統(tǒng)計(jì)的角度闡述了“暗通道”先驗(yàn)的合理性,進(jìn)而利用了“暗通道”先驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了去單幅霧天圖像的復(fù)原算法。He提出的復(fù)原算法大體流程是:首先基于“暗通道”先驗(yàn)求取降質(zhì)圖像的“暗通道”圖像,再利用前后背景分離算法中的Soft Matting算法求取出精細(xì)化的傳輸參數(shù)圖像,最終利用傳輸參數(shù)圖像復(fù)原出原始圖像[2-3]。該文中的Soft Matting算法復(fù)雜,內(nèi)存消耗量較大。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者在此應(yīng)用背景下研究了Soft Matting的替代算法,比較可行的濾波方法有Guided Image Filter[15-16],快速雙邊濾波器[17]等。

本文提出一種基于形態(tài)學(xué)濾波的方法來(lái)快速求取暗通道圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,形態(tài)學(xué)濾波方法在場(chǎng)景突變邊緣具有很好的邊緣保持效果,即暗通道估計(jì)圖像相對(duì)精確,因此不再需要使用Soft Matting方法對(duì)傳輸參數(shù)圖像進(jìn)一步優(yōu)化,從而省去了大量繁瑣的優(yōu)化運(yùn)算,顯著降低了霧天降質(zhì)圖像的算法復(fù)雜度。由于在實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)待處理圖像中包含大面積的天空或白墻區(qū)域時(shí),這些區(qū)域的暗通道先驗(yàn)明顯不存在,即暗通道圖像估計(jì)在這些區(qū)域不正確,因此導(dǎo)致了這些區(qū)域的復(fù)原效果出現(xiàn)嚴(yán)重的顏色失真,對(duì)此,本文應(yīng)用了一種參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法有效抑制了該顏色失真的現(xiàn)象。

2 大氣成像光學(xué)模型和暗通道先驗(yàn)

2.1 大氣成像光學(xué)模型

He[2-3],Tan[13],F(xiàn)attal[14]在其論文中均使用式(1)所示的大氣成像光學(xué)模型,其示意圖如圖1。該模型從物理上描述了霧天降質(zhì)圖像的降質(zhì)過(guò)程,在文獻(xiàn)[12]中有更為詳細(xì)的敘述:

在該光學(xué)模型中,O(x,y)表征光電成像設(shè)備接收到的圖像;J(x,y)表示原始圖像信息,即場(chǎng)景的反射光在沒(méi)有大氣衰減吸收散射的理想情況下的成像圖像;t(x,y)是傳輸參數(shù)圖像;A是大氣背景光估計(jì),可以認(rèn)為是已知量,可利用接收?qǐng)D像的數(shù)據(jù)估算出A的值,本文中A取整幅圖像中R、G、B空間中的最大值,并假設(shè)大氣背景光的R、G、B空間比例關(guān)系為1∶1∶1。式(1)所描述的大氣成像光學(xué)模型可以認(rèn)為由兩個(gè)部分組成。J(x,y)·t(x,y)部分可以稱之為“直接衰減”部分,反應(yīng)了場(chǎng)景反射光在直線傳播中的衰減過(guò)程;A[1-t(x,y)]部分可以稱之為“大氣滲透”部分,反映了在直線光路中,大氣背景光由于懸浮顆粒的散射作用而滲透進(jìn)直線光路的部分。

圖1 大氣成像光學(xué)模型Fig.1 Atmospheric opticalmodel

為了計(jì)算的便捷性,假設(shè)光電成像系統(tǒng)成像時(shí)大氣介質(zhì)是均勻且各向同性的,接收?qǐng)D像的每一個(gè)像素位置對(duì)應(yīng)的傳輸參數(shù)可以統(tǒng)一用如下的表達(dá)式描述:

式中,β為大氣介質(zhì)的散射系數(shù)。由于上文中提出了均勻且各向同性的假設(shè),因此β在R、G、B任意空間的任意位置數(shù)值固定。d(x,y)是圖像像素點(diǎn)的二維位置(x,y)所對(duì)應(yīng)場(chǎng)景信息在三維空間中與光電成像設(shè)備鏡頭的距離,可以認(rèn)為是深度信息。

2.2 外景圖像的暗通道先驗(yàn)

暗通道先驗(yàn)首先由He在文獻(xiàn)[2-3]中提出。暗通道先驗(yàn)是指在大部分外景圖像中的局部圖塊中,在R,G,B空間中以很大的概率存在灰度極低點(diǎn),稱之為暗點(diǎn)(Dark Pixel)。當(dāng)對(duì)這些外景圖塊做最小空間(圖像每一像素位置取R、G、B空間的最小值所形成的圖像空間,稱為最小空間)的最小值濾波時(shí),這些暗點(diǎn)將會(huì)擴(kuò)散至整個(gè)圖塊中去。式(3)描述了暗通道的求取過(guò)程。

暗通道先驗(yàn)在外景圖像中發(fā)生的概率很大,在文獻(xiàn)[2-3]中,He做了大量的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)以支撐該先驗(yàn)假設(shè)的合理性。在場(chǎng)景無(wú)霧對(duì)場(chǎng)景圖像求取暗通道時(shí),圖像將由于暗點(diǎn)的擴(kuò)散作用使得整體為零,即直接衰減部分為零,大氣滲透部分亦為零。但當(dāng)外景圖像有霧存在時(shí),直接衰減部分由于暗通道先驗(yàn)的假設(shè),可以認(rèn)為仍然保持為零;大氣滲透圖像不為零,此時(shí)可以利用該不為零的性質(zhì)估算出傳輸參數(shù)圖像。He基于暗通道先驗(yàn)的算法步驟大體如下(由于本文中大氣背景光估計(jì)A的處理與He略有不同,因此在具體的公式推導(dǎo)與He的原文亦略有差別):

(1)求取暗通道圖像

對(duì)霧天降質(zhì)圖像的求取暗通道圖像時(shí),相當(dāng)于在大氣成像光學(xué)模型的兩端同時(shí)先執(zhí)行一次最小值比較以提取最小空間,再在最小空間執(zhí)行最小值濾波以提取暗通道圖像。

式中,A[1-t(x,y)]項(xiàng)沒(méi)有參與上述暗通道的求取操作是因?yàn)樵蒂|(zhì)圖像R、G、B空間中的每一個(gè)像素所在的鄰域范圍內(nèi),A[1-t(x,y)]項(xiàng)為固定值。基于暗通道先驗(yàn),直線衰減部分為零,即:

因此,此時(shí)傳輸參數(shù)可以直接按式(4)和式(5)整理出:

式中,w為人為引入的常量,用于為霧天降質(zhì)圖像的復(fù)原效果適度保留一些霧氣,以防止整幅圖像的復(fù)原效果缺乏層次感。

(2)利用Soft Matting方法求取傳輸參數(shù)圖像

在式(6)中,獲取了相對(duì)粗略的傳輸參數(shù)圖像t(x,y),基于Soft Matting方法,進(jìn)一步可利用全局優(yōu)化的方法求取其精確的傳輸參數(shù)圖像t?(x,y),式(7)反應(yīng)了該優(yōu)化過(guò)程。

Soft Matting的全局優(yōu)化方法相對(duì)復(fù)雜,本文不再細(xì)述,詳見(jiàn)文獻(xiàn)[2-3,14]。

(3)獲得最終復(fù)原結(jié)果

利用優(yōu)化的傳輸參數(shù)圖像,結(jié)合式(1),即可以復(fù)原出場(chǎng)景圖像,式(8)反應(yīng)了該復(fù)原過(guò)程。

式中,t0可以認(rèn)為是傳輸參數(shù)圖像設(shè)置的下限域值,用于人為為復(fù)原圖像保留一些霧氣,其意義同式(6)中的w。

3 基于形態(tài)學(xué)方法的快速圖像復(fù)原

3.1 形態(tài)學(xué)開(kāi)操作與暗通道圖像

Tarel[19]曾提出一個(gè)針對(duì)暗通道圖像的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),如式(9)所示:

式中,由于Veil(x,y)=A[1-t(x,y)],且基于式(5)的暗通道先驗(yàn)信息,可知Veil圖像其實(shí)就是霧天降質(zhì)圖像的暗通道圖像。在式(9)中,目標(biāo)函數(shù)中的保真項(xiàng)對(duì)Veil圖像的梯度加以懲罰,當(dāng)懲罰力度較大時(shí),Veil圖像呈分片光滑態(tài),趨向于圖像鄰域范圍中的最小值,同時(shí)又在場(chǎng)景深度信息突變處具有很強(qiáng)的邊緣保持性效果。

如果將暗通道的求取過(guò)程在圖像中某一列的一維數(shù)據(jù)上體現(xiàn),則其示意性效果如圖2所示。在圖2中,橫坐標(biāo)為觀測(cè)數(shù)據(jù)的位置,縱坐標(biāo)為該位置對(duì)應(yīng)的像素值,黑色實(shí)線為最小空間圖像數(shù)據(jù),即原始數(shù)據(jù);Tarel構(gòu)造的Veil圖像最優(yōu)化的曲線將如虛線所示;式(4)所示的暗通道曲線如實(shí)線所示。從圖中可以看出,實(shí)線在場(chǎng)景信息突變處與Tarel構(gòu)造的最優(yōu)解相去甚遠(yuǎn)。

值得注意的是:由2.2節(jié)式(4)所示,對(duì)最小空間圖像做最小值濾波過(guò)程非常類似于形態(tài)學(xué)處理中的形態(tài)學(xué)腐蝕過(guò)程。因此,可以使用形態(tài)學(xué)腐蝕過(guò)程代替式(4)的最小值濾波過(guò)程,式(10)描述了這一過(guò)程。

圖2 用形態(tài)學(xué)方法求取暗通道圖像過(guò)程示意圖Fig.2 Illustration of estimating dark channel image usingmorphology filter

式中,Θ代表形態(tài)學(xué)腐蝕操作,在此處特指灰度圖像的形態(tài)學(xué)腐蝕;b為形態(tài)學(xué)腐蝕的結(jié)構(gòu)元素,其形狀可為任意形狀,在式(4)中執(zhí)行的最小值濾波相當(dāng)于結(jié)構(gòu)元素為正方形。為了使得暗通道圖像的邊緣具有圓形保持效果,本文將b設(shè)置為圓形,尺度大小為15×15。最小空間經(jīng)形態(tài)學(xué)腐蝕后的曲線亦是圖2中的藍(lán)色實(shí)線?;谥庇^的理解,對(duì)形態(tài)學(xué)腐蝕后的曲線再執(zhí)行一次最大值濾波,即用相同的結(jié)構(gòu)元素做一次形態(tài)學(xué)膨脹,即可在一定程度上矯正暗通道圖像的估計(jì),使其在場(chǎng)景深度信息突變處更好地逼近Tarel構(gòu)造的最優(yōu)解曲線。由于之前先執(zhí)行了形態(tài)學(xué)腐蝕過(guò)程,再對(duì)腐蝕的結(jié)果執(zhí)行形態(tài)學(xué)膨脹操作,兩者可以合為形態(tài)學(xué)開(kāi)操作。式(11)描述了這一過(guò)程:

式中,?為形態(tài)學(xué)開(kāi)操作運(yùn)算符,b為結(jié)構(gòu)體元素,與式(9)相同。經(jīng)形態(tài)學(xué)開(kāi)操作的輸出曲線大體如圖2綠色實(shí)線所示。經(jīng)形態(tài)學(xué)開(kāi)操作獲得的暗通道估計(jì)圖像具有良好的邊緣保持效果,不再需要Soft Matting進(jìn)行優(yōu)化。因此,經(jīng)式(11)整理出的傳輸參數(shù)圖像可直接代入式(8)中實(shí)現(xiàn)霧天降質(zhì)圖像的復(fù)原。

用本文所述方法實(shí)現(xiàn)的霧天降質(zhì)圖像復(fù)原效果如圖3所示,圖中從左至右分別是霧天降質(zhì)圖像,最小空間圖像、最小空間圖像的形態(tài)學(xué)腐蝕輸出、最小空間圖像的形態(tài)學(xué)開(kāi)操作輸出,以及利用形態(tài)學(xué)開(kāi)操作的處理結(jié)果實(shí)現(xiàn)的復(fù)原效果。

圖3 用形態(tài)學(xué)方法復(fù)原霧天圖像Fig.3 Haze-degraded image restoration usingmorphology filter

3.2 自適應(yīng)參數(shù)的調(diào)整

大量實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)待處理圖像中含有大面積的天空或白墻等暗通道先驗(yàn)不成立的區(qū)域時(shí),對(duì)這些區(qū)域的暗通道圖像估計(jì)將不正確,由此導(dǎo)致復(fù)原圖像在這些區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重的顏色失真。對(duì)此,改進(jìn)文獻(xiàn)[20-22]的自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整方法,可以有效抑制該區(qū)域的復(fù)原顏色失真。如2.2節(jié)中式(8)所示,復(fù)原公式中對(duì)傳輸參數(shù)圖像人為地設(shè)定了一個(gè)下限域值t0。在文獻(xiàn)[3]中,將該值設(shè)定為0.1。在本文中,將該下限域值t0設(shè)定為自適應(yīng)參數(shù),式(12)描述了該自適應(yīng)過(guò)程。

采用本節(jié)所述的自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整方法的實(shí)驗(yàn)效果如圖4所示。圖4中左側(cè)是霧天降質(zhì)圖像;中間為固定域值為0.1時(shí)的復(fù)原結(jié)果,可見(jiàn)其在天空區(qū)域出現(xiàn)明顯顏色失真;右側(cè)是采用本節(jié)所述方法的處理結(jié)果,可見(jiàn)其天空區(qū)域的顏色失真明顯改善。需要指出的是,采用本節(jié)所述的方法雖能明顯抑制大面積的天空或白墻區(qū)域的顏色失真,但卻是以犧牲一定程度的透霧效果為代價(jià)的。

圖4 固定下限參數(shù)與動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)整的對(duì)比Fig.4 Comparison between fixed parameter and self-adaptive Haze parameter

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

采用本文所述方法的更多實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 霧天圖像復(fù)原效果Fig.5 Restoration results of haze-degraded image

在圖5中,上側(cè)的圖像均為霧天降質(zhì)圖像,下側(cè)為其對(duì)應(yīng)的復(fù)原圖像。從圖中的結(jié)果可以看出,采用本文所述方法能夠很好地復(fù)原場(chǎng)景信息,主觀視覺(jué)效果顯著提升,整體效果自然而無(wú)失真。

圖6展示了本文方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與He方法的對(duì)比。由于本文方法在大氣背景光A的估計(jì)方法上與He不同。因此,整體復(fù)原色彩與He略有差別。場(chǎng)景信息復(fù)原效果與He大體類似,但是在樹(shù)枝等較細(xì)小的遠(yuǎn)近交接處存在一定的霧氣殘留,不如He的方法在這些區(qū)域的優(yōu)化效果自然。

圖6 本文方法與He方法的對(duì)比Fig.6 Comparison with He′s work

由于本文所述方法采用了形態(tài)學(xué)濾波方法,其算法復(fù)雜度遠(yuǎn)低于Soft Matting的優(yōu)化效果。在主機(jī)Intel(R)Core(TM)i5-3210M CPU@2. 50GHz軟件Matlab的運(yùn)行環(huán)境上,本文針對(duì)圖6所示的600×400的圖像處理時(shí)間僅為0.4 s,遠(yuǎn)低于Soft Matting法的處理時(shí)間,約為He的Guided Image Filter的1/4的代碼運(yùn)行時(shí)間。在同一硬件環(huán)境下,本文選用的形態(tài)學(xué)去霧方法與He的Guided Image Filter去霧方法的運(yùn)行時(shí)間比較見(jiàn)表1。

表1 代碼運(yùn)行時(shí)間比較Tab.1 Time consum ing com parison

4 結(jié) 論

本文基于大氣成像光學(xué)模型和暗通道先驗(yàn)理論,提出了一種基于形態(tài)學(xué)濾波方法的快速霧天降質(zhì)圖像的復(fù)原方法,并采用一種參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法有效降低了大片天空/白墻等暗通道先驗(yàn)不成立區(qū)域的顏色失真現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文算法能夠有效復(fù)原雨霧霾天氣條件下的降質(zhì)圖像,雖然在遠(yuǎn)近交接細(xì)節(jié)處的霧氣去除略有殘留,但整體主觀視覺(jué)質(zhì)量與He方法大體相同,主觀圖像質(zhì)量明顯提升,復(fù)原效果自然而無(wú)失真。本算法的核心濾波過(guò)程為形態(tài)學(xué)濾波,復(fù)雜度低,對(duì)于600×400大小的圖像,其Matlab仿真時(shí)間僅為0.4 s。若將該算法經(jīng)優(yōu)化后移植于嵌入式平臺(tái)中,可以作為圖像增強(qiáng)設(shè)備用于光電成像設(shè)備,可在一定程度上提升光電成像系統(tǒng)的魯棒性。

本文所述的形態(tài)學(xué)濾波方法運(yùn)算簡(jiǎn)單,基于本文方法研究霧天降質(zhì)圖像的硬件化設(shè)備將是后續(xù)研究工作。

[1] 宋建中.圖像處理智能化的發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)光學(xué),2011,4(5):431-441. SONG JZH.Development trend of image processing intelligence[J].Chine Optics,2011,4(5):431-441.(in Chinese)

[2] HE K M,SUN J,TANG X O.Single image haze removal using dark channel prior[J].IEEE,2011,33(12):2341-2353.

[3] HE K M,SUN J,TANGX O.Single image haze removal using dark channel prior[C].Proceeding of IEEEConference on Computer Vision and Pattern Recognition Miami,USA,20-25 June,2009:1956-1963.

[4] 趙金宇,吳元昊,賈建祿,等.基于實(shí)時(shí)波前信息的圖像復(fù)原[J].光學(xué)精密工程,2012,20(6):1350-1356. ZHAO JY,WU Y H,JIA J L,et al..Image restoration based on real time wave-front information[J].Opt.Precision Eng.,2012,20(6):1350-1356.(in Chinese)

[5] 王建立,汪宗洋,王斌,等.相位差異散斑法圖像復(fù)原技術(shù)[J].光學(xué)精密工程,2011,19(5):1165-1170. WANG JL,WANG Z Y,WANG B,etal..Image restoration by phase-diverse speckle[J].Opt.Precision Eng.,2011,19(5):1165-1170.(in Chinese)

[6] 李慶波,許志高,陳守謙,等.探測(cè)器噪聲對(duì)波前編碼成像系統(tǒng)圖像復(fù)原過(guò)程影響的理論研究[J].光學(xué)與光電技術(shù),2011,9(6):14-20. LIQ B,XU ZH G,CHEN SH Q,etal..Detector noise in thewavefront coding imaging system recovery process[J].Opt. Optoelectronic Technol.,2011,9(6):14-20.(in Chinese)

[7] 張威,楊克成,范泛,等.基于模糊度量的激光水下圖像復(fù)原的盲去卷積方法[J].光學(xué)與光電技術(shù),2011,9(2):27-32. ZHANGW,YANG K CH,F(xiàn)AN F,et al..Blind deconvolution approach based on blurmetric method for laser underwater image restoration[J].Opt.Optoelectronic Technol.,2011,9(2):27-32.(in Chinese)

[8] 郝志成,高文.多模跟蹤技術(shù)在輪式偵察車(chē)圖像處理器的應(yīng)用[J].中國(guó)光學(xué),2011,4(5):480-488. HAO ZH CH,GAOW.Application ofmuti-pattarn tracking technique in image processor ofwheel type scout car[J].Chinese Optics,2011,4(5):480-488.(in Chinese)

[9] 韓廣良.高頻信息矢量匹配實(shí)現(xiàn)異源圖像配準(zhǔn)[J].中國(guó)光學(xué),2011,4(5):468-474. HAN G L.Alignmentbetween differentsource images by high frequency vectormatching[J].Chinese Optics,2011,4(5):468-474.(in Chinese)

[10] SCHECHNER Y Y,NARASIMHAN SG,NAYAR SK.Instant dehazing of images using polarization[J].IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,2001:1-325.

[11] SHWARTZ S,NAMER E,SCHECHNER Y Y.Blind haze separation[J].IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,2006,2:1984-1991.

[12] NARASIMHAN SG,NAYAR SK.Contrast restoration ofweather degraded images[J].IEEE Transactionson Pattern A-nalysis and Machine Intelligence,2003,25:713-724.

[13] TAN R.Visibility in bad weather from a single image[J].IEEEConference on Computer Vision and Pattern Recognition,2008.

[14] FATTAL R.Single image dehazing[J].SIGGRAPH,2008,27(3):1-9.

[15] HE K M,SUN J,TANG X O.Guided image filtering[J].Proc.11th Eur.Conf.Comput.Vis.Part I,2010,6311:1-14.

[16] HE K M,SUN J,TANG X O.Guided image filtering[J].IEEE,2012,35(6):1397-1409

[17] PORIKLIF.Constant time O(1)bilateral filtering[J].IEEE,2008:1-8.

[18] LEVIN A,LISCHINSKID,WEISSY.A closed form solution to natural imagematting[J].IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,2006,1:61-68.

[19] TAREL JP,HAUTI`ERE N.Fast visibility restoration from a single color or gray level image[J].IEEE,2009,2201-2208.

[20] WU X T,DING X H,XIAO Q.A modified haze removal algorithm using dark channel prior[J].Advanced Materials Research,2012,1397:457-458.

[21] 吳笑天,丁興號(hào),吳奎.基于暗通道理論的霧天圖像復(fù)原的快速算法[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào),2012,35(1):100-104. WU X T,DING X H,WU K.A fasthaze removal algorithm using dark channel prior[J].J.Changchun University of Science and Technology(Natural Science Edition),2012,35(1):100-104.(in Chinese).

[22] 嵇曉強(qiáng),戴明,尹傳歷,等.航拍降質(zhì)圖像的去霧處理[J].光學(xué)精密工程,2011,19(7):1659-1668. JIX Q,DAIM,YIN CH L,et al..Haze removal for aerial degraded images[J].Opt.Precision Eng.,2011,19(7):1659-1668.(in Chinese)

Fast restoration of haze-degraded image

WU Xiao-tian1,2*,LU Jian-feng1,HE Bai-gen1,WU Chuan1,2,ZHU Ming1,2
(1.Changchun Institute of Optics,F(xiàn)ine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;2.Key Laboratory of Airborne Optical Imaging and Measurement,Changchun Institute of Optics,F(xiàn)ine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China)
*Corresponding author,E-mail:wuzeping1893@163.com

Under haze,fog,and rain weather conditions,the image received by a photoelectric imaging system will lose the contrast and color fidelity owing to the absorption and scattering in atmosphere.To overcome the image degradation mentioned above,this paper proposes a new dark channel image estimation method usingmorphology filter based on the analysis of the atmospheric opticalmodel and the dark channel priority.It further utilizes a dynamic parameter strategy to solve the color distortion in a large area of sky or white wall. Results on a variety of outdoor haze images show that the proposed method can effectively restore a haze-degraded image and improve the image quality.As for the imagewith 600 pixel×400 pixel,the restoration simulation time by Matlab is only 0.4 s.The dynamic parameter strategy is simple buteffective to reduce the color distortion phenomenon.

degraded image;image restoration;dark channel priority;morphologic filter

TP391.4

A

10.3788/CO.20130606.0892

吳笑天(1986—),男,吉林長(zhǎng)春人,研究實(shí)習(xí)員,2009年于吉林大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位,2012年于廈門(mén)大學(xué)獲得碩士學(xué)位,主要從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面的研究。E-mail:wuzeping1893@163.com

吳 川(1974—),男,博士,副研究員,2006年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲得博士學(xué)位,主要從事圖像融合、目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)跟蹤方面的研究。E-mail:wuchuan0458@sina.com

魯劍鋒(1978—),男,吉林長(zhǎng)春人,副研究員,2001年于吉林大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位,主要從事嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、圖像模式識(shí)別等方面的研究。E-mail:pc80586@ sina.com

朱 明(1964—),男,江西南昌人,研究員,博士生導(dǎo)師,1985年于南京航空航天大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位,1991年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲得碩士學(xué)位,主要從事圖像處理和光電成像測(cè)量技術(shù)以及目標(biāo)識(shí)別與電視跟蹤技術(shù)方面的研究。E-mail:zhu_minca@163. com

賀柏根(1983—),男,山西人平遙人,助理研究員,2007年于吉林大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位,2012年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲博士學(xué)位,主要從事模式識(shí)別、景象匹配、視頻跟蹤等方面的研究。E-mail:hebaigen@sohu.com

1674-2915(2013)06-0892-08

2013-09-11;

2013-11-13

中國(guó)科學(xué)院航空光學(xué)成像與測(cè)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(No.Y2HC1SR125)

猜你喜歡
霧天先驗(yàn)形態(tài)學(xué)
BOP2試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的先驗(yàn)敏感性分析研究*
為什么在霧天不適宜進(jìn)行晨練
前交通動(dòng)脈瘤形成和大腦前動(dòng)脈分叉的幾何形態(tài)學(xué)相關(guān)性研究
Budd-Chiari綜合征肝尾狀葉的形態(tài)學(xué)變化
霧天盡量減少室外運(yùn)動(dòng)
基于自適應(yīng)塊組割先驗(yàn)的噪聲圖像超分辨率重建
先驗(yàn)的風(fēng)
大霧天氣
基于平滑先驗(yàn)法的被動(dòng)聲信號(hào)趨勢(shì)項(xiàng)消除
血細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察對(duì)常見(jiàn)血液病診斷的意義分析
凭祥市| 平潭县| 方山县| 齐河县| 阿鲁科尔沁旗| 海原县| 柘城县| 金山区| 措美县| 启东市| 彭山县| 昂仁县| 宁海县| 万安县| 合江县| 本溪| 长沙市| 洛隆县| 云南省| 贵定县| 陕西省| 紫阳县| 福海县| 特克斯县| 射阳县| 容城县| 万盛区| 龙岩市| 扶余县| 尼勒克县| 西充县| 奉化市| 乌苏市| 信丰县| 富平县| 庐江县| 松潘县| 宁陕县| 张家川| 津南区| 油尖旺区|