劉博文 中國(guó)海洋大學(xué)

1 基于暗原色先驗(yàn)的霧天圖像復(fù)原

He等人在觀察多幅霧天圖像后發(fā)現(xiàn)了暗通道規(guī)律，暗通道規(guī)律說明了無霧圖像的一個(gè)共同特征。何愷明在通過大量統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，在某個(gè)小區(qū)域內(nèi)無霧圖像總能從RGB三通道中找到某個(gè)通道中數(shù)值很低的像素。

當(dāng)后期結(jié)合導(dǎo)向?yàn)V波對(duì)透射率圖進(jìn)行平滑處理時(shí)，這些缺點(diǎn)導(dǎo)致的最直接的問題就是暈輪效應(yīng)：在景深突變的區(qū)域，導(dǎo)向?yàn)V波會(huì)導(dǎo)致邊緣處的景深發(fā)生漸變，景深從圖像中的突變變成了緩慢過度。其產(chǎn)生的主要原因是原始的暗原色圖所求的邊緣不準(zhǔn)確，利用導(dǎo)向?yàn)V波對(duì)其進(jìn)行平滑處理后，在部分圖片中，景物之間景深變化不大，可以順利的對(duì)其進(jìn)行平滑；但如果景深突變，在兩個(gè)景物之間再進(jìn)行平滑就會(huì)發(fā)生一個(gè)明顯的漸變，視覺上即暈輪效應(yīng)。

2 超像素聚類理論

2003 年，超像素由加州大學(xué)伯克利分校機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)室的Ren等人提出的。在圖像中存在很多局部的、連貫的并且具有很大的相似性像素點(diǎn)，這些點(diǎn)組成的集合在紋理、顏色或者輪廓上具有相似性，把這些集合作為一個(gè)單獨(dú)的像素來進(jìn)行圖像分割具有很好的效果，這些集合就被稱為超像素塊。一個(gè)超像素塊是由多個(gè)像素單位構(gòu)成的，利用像素之間的相似程度，將具有相似屬性的像素聚集在一起去分割圖像。

本文將使用SLIC算法對(duì)圖像進(jìn)行超像素聚類，它采用k均值聚類方法高效地生成超像素。與其他算法相比，SLIC算法具有更簡(jiǎn)單且更好的獲取邊界的特性，它的速度更快且內(nèi)存效率更高。

3 算法整體思路

上文中對(duì)大氣的散射模型做了介紹，其公式如下：

在上式中，I代表有霧的圖像，J代表經(jīng)過去霧處理后的圖像，t代表透射率圖，A代表大氣光的值。根據(jù)式（3-1）可知，當(dāng)對(duì)透射率圖t和大氣光的值A(chǔ)有準(zhǔn)確的的估計(jì)時(shí)，去霧圖像就可以通過公式求得。于是如何去霧這一問題就變成了如何獲得準(zhǔn)確的大氣光值A(chǔ)和透射率圖t。

對(duì)于大氣光值A(chǔ)，本文采用了暗通道先驗(yàn)的求取方式。

而根據(jù)前面的大氣散射模型的相關(guān)介紹，可以得到透射率圖t的表達(dá)式：

在求透射率圖前先對(duì)圖像進(jìn)行分割，在分割后的圖像中獲取邊緣更為精確的透射率圖。

在求得透射率圖t之后，對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，將其限定在[0,1]范圍內(nèi)。由于大氣光A和原始有霧圖像I都已知，就可以根據(jù)大氣散射模型求取最終去霧圖像，對(duì)大氣散射模型變形如下式所示：

4 結(jié)束語

本文介紹了一種基于區(qū)域分割的暗通道去霧方法優(yōu)化算法，在該算法中使用超像素分割后的區(qū)域求透射率圖而不再使用長(zhǎng)寬固定的小格子。這樣可以使霧天圖像中物體的邊緣更加清晰，可以不使用導(dǎo)向?yàn)V波，避免了暈輪效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文算法可以有效抑制暈輪效應(yīng)的產(chǎn)生，而且保護(hù)了邊緣和紋理部分。

[1]董林娜.基于暗原色先驗(yàn)的圖像去霧算法研究[D].山東師范大學(xué),2015.

[2]周寶.基于超像素聚類的圖像分割方法研究[D].東南大學(xué),2015.