雾霾环境对成像质量的影响及仿真研究

摘要

图像作为现实生活中最常用的信息载体，而高质量的图像有利于更好地提取所需要的信息。但是雾霾天气的出现对目标成像造成了极大干扰，导致成像设备采集到的图像出现对比度降低、色彩失真、细节丢失等现象。为了提高雾霾环境下的图像质量，通过研究雾霾天气对图像质量造成的影响，分析不同雾霾浓度条件下图像质量产生的变化，既能对提升图像质量起到指导作用，又能对模拟雾霾环境下的军事外场试验等方面提供理论支撑。因此，本文从雾霾环境对图像质量造成的影响展开研究，主要内容如下： 首先，本文利用基于米氏散射理论的大气散射模型，并综合考虑雾与霾对不同波长可见光散射程度的差异性，建立更适用于雾霾环境的大气散射模型。然后借助该大气散射模型对雾霾天气下图像的成像过程进行定性分析。同时利用半参考和无参考的图像质量评价体系，提取多组不同污染程度下实拍雾霾图像的特征，并且进行客观定量分析，最后综合得出雾霾环境对图像质量造成的影响，并总结出雾霾环境下图像具有灰度值动态范围缩小、高频信息丢失、对比度下降、色彩失真的视觉特性。 接着，本文从现有的雾效计算方法出发，并利用雾霾环境下的大气散射模型，对方法中混合因子的计算方式进行优化。即使用雾霾环境下的透过率实现混合因子的计算，同时引入能见度的不同来反映雾霾浓度的变化，进而建立更贴合物理实际的雾霾效果仿真模型。 最后，本文利用三维动态场景渲染仿真平台，搭建与实拍图像相同的可见光复杂场景，并利用雾霾效果仿真模型，基于单个像素点的计算方式，实现不同能见度条件下雾、霾天气的仿真效果。最后依据雾霾图像的视觉特性，并借助图像质量评价体系，对雾霾效果仿真模型的可靠性进行评估。

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ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外相关研究进展

1.3 论文框架结构和研究内容

1.3.1 研究内容

1.3.2 论文结构

第二章 雾霾环境下的大气散射模型

2.1雾霾的介绍

2.1.1 雾霾的定义

2.1.2 雾霾的形成机理

2.1.3 雾霾的危害

2.2雾霾环境下的成像模型

2.2.1米氏散射理论

2.2.2大气衰减模型

2.2.3环境光模型

2.2.4雾环境下的大气散射模型

2.2.5霾环境下的大气散射模型

2.3 本章小结

第三章 雾霾环境对图像质量影响的研究

3.1不同污染程度下雾霾图像的获取

3.2雾霾图像对比度的动态差异特性

3.3雾霾图像色彩空间的分布特性

3.4雾霾图像透射率图的纹理特征

3.5 雾霾环境下图像的视觉特性

3.6 本章小结

第四章基于三维动态场景的雾霾效果仿真

4.1 三维动态场景仿真平台工作原理

4.1.1 仿真平台的硬件支持

4.1.2 仿真平台的软件支持

4.2 基于OGRE的三维动态场景仿真

4.2.1 可见光三维场景搭建

4.2.2场景组合及渲染

4.3雾霾效果仿真

4.3.1 雾霾效果仿真模型

4.3.2 雾天环境效果仿真

4.3.3 霾天环境效果仿真

4.4 雾霾效果仿真模型的评估

4.5 本章小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果