用于图像复原的大气散射模型与点光源多散射模型的研究

摘要

随着我国经济社会的快速发展，环境污染程度加重，导致近些年雾霾天气在全国各地频频出现。雾霾不仅对人类的健康造成了直接的危害，各类监控系统的图像质量也因此下降，影响了相关工作的顺利进行。由此可见，对该类图像的复原有很高的应用价值和经济价值，是计算机视觉及图像学领域的一个研究热点。 针对白天雾霾图像，大气散射模型对于天空区域复原后存在颜色失真、过增强的现象，提出一种新的大气光估计方法，即根据透视原理，在天空与非天空交界处寻找图像中最远区域即雾气最浓区域，以该区域RGB三通道各通道的灰度均值来作为大气光的估计。针对去雾复原后，远景和天空区域会出现颜色失真或过增强等现象，优化了透射率的估计。具体根据场景距离变化，设置因子控制不同场景距离的透射率，并采用基于上下文正则化的方法替代导向滤波优化透射率，最后对天空区域的透射率做了限制，防止去雾后的天空颜色畸变。通过对多类图像进行测试，并与现有主流算法进行主客观分析与比较，结果表明所提算法复原结果具有天空区域颜色自然、噪声低、色彩恢复度高等优点。 针对夜间雾霾图像，大气散射模型复原后的图像细节不清晰、灯光光晕没有得到抑制，甚至被扩大的现象，本文从光线成像原理上分析，发现是由于该模型并没有完全考虑到图像降质的所有因素，因此提出了一种新的点光源多散射复原模型。具体是把夜间图像中的每一个像素看作点光源，利用大气点扩散函数模拟点光源多散射以消除其对成像的影响，达到更好的复原效果。通过对多类图像进行测试，并与现有主流算法进行主客观分析与比较，结果表明所提算法在保证夜间图像细节复原的同时，能够较好的抑制路灯、车灯等灯光光晕。由于不必估计大气光，也不需要计算精准的透射率，因此比其它复原模型、增强算法快了10～15倍。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1课题研究的背景和意义

1．2国内外研究现状

1．2．1白天图像去雾研究现状

1．2．2夜间图像去雾研究现状

1．3本文研究目的和内容

1．3．1研究目的

1．3．2研究内容

1．4论文结构

第二章大气散射复原模型参数估计的改进

2．1大气散射理论和复原模型

2．1．1入射光衰减

2．1．2大气光成像叠加

2．1．3雾天图像复原模型

2．3大气散射模型中参数估计方法

2．3．1暗通道先验理论

2．3．2透射率的估计

2．3．3大气光的估计

2．4大气散射模型参数估计的优化

2．4．1新的大气光估计方法

2．4．2透射率的改进

2．5本章小结

第三章改进大气散射模型去雾结果的比较分析

3．1图像复原质量主客观评价方法

3．1．1主观评价方法

3．1．2客观评价方法

3．2改进大气散射模型的去雾复原结果分析

3．2．1主观比较

3．2．2客观评价

3．2．3大气散射模型的适用性及存在的问题

3．3本章小结

第四章点光源多散射模型的夜间图像复原

4．1多散射理论

4．2夜间点光源多散射模型

4．2．1大气点扩散函数

4．2．2多散射抑制

4．3图像增强后处理

4．3．1自适应直方图均衡化

4．3．2限制对比度自适应直方图均衡

4．3．3自动白平衡

4．4复原结果及主客观比较分析

4．4．1夜间及低照度图像复原结果及主观比较

4．4．2夜间及低照度图像复原质量客观评价

4．5本章小结

第五章总结与展望

5．1总结

5．2论文的不足与工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果

致谢