图像去雾技术
基于超像素分割的图像去雾技术研究
基于超像素分割的图像去雾技术研究一、引言雾天对于许多场景来说是一大噩梦，它会让飞行员看不清路、让司机无法看清前方的交通信号和车辆，还会让安保人员和监控摄像头难以识别人脸和车牌号码等。
因此，研究图像去雾技术对于各行业来说都是非常重要的。
基于超像素分割的图像去雾技术是一种目前比较流行的方法，它可以帮助我们快速、准确地去除图像中的雾气。
这种技术的原理是将图像分成一系列超像素，然后通过对每个超像素的颜色和亮度进行分析，去除雾气对图像造成的影响。
本文将详细介绍这种技术的原理和应用。
二、基于超像素分割的图像去雾技术原理基于超像素分割的图像去雾技术的核心原理是对图像进行超像素分割，然后对每个超像素计算它的颜色、亮度和透射率等信息，将这些信息组合起来，得到去雾后的图像。
1、超像素分割超像素是一种类似于像素的单位，但与传统的像素不同，超像素通常包含多个像素点，并且它们在空间上是相邻的、颜色相似的。
在图像去雾过程中，超像素可以使得去雾后的图像更加平滑，同时也可以加快计算速度。
超像素分割是将一张图像分割成多个超像素的过程。
这个过程中，我们先将整个图像与一个固定大小的滑动窗口进行比较，找到颜色和亮度相似的部分，然后将它们归类到同一个超像素中。
这个过程可以用形态学运算和聚类算法实现。
2、颜色和亮度信息的计算在对图像进行超像素分割之后，我们需要对每个超像素的颜色和亮度等信息进行计算。
在雾天环境中，雾气会让物体变得模糊、色彩变暗，因此我们需要通过一些补偿方法来还原出原本的颜色和亮度。
对于颜色信息，常用的方法是通过颜色恢复算法，如Retinex算法、白平衡算法等；对于亮度信息，可以通过图像增强技术、gamma校正等方法来进行处理。
3、透射率估计在超像素分割和颜色亮度信息计算完成之后，我们需要进一步估计图像中不同区域的透射率，以便去除雾气对图像造成的影响。
透射率是一个介于0和1之间的值，它表示了光线在通过雾气时所遭遇的屈折和散射效应的影响。
Matlab中的图像去雾和图像去除技术
Matlab中的图像去雾和图像去除技术引言：当我们拍摄照片或者录制视频时，面临的一个常见问题就是雾气的干扰。
雾气可以降低图像的清晰度和对比度，使得图像看起来模糊、暗淡。
虽然现在有许多图像后期处理软件可以解决这个问题，但是Matlab作为一种强大的计算工具，也提供了很多图像去雾和去除技术。
本文将介绍Matlab中的几种常见图像去雾和去除技术，包括大气散射模型、暗通道先验以及Retinex算法。
1. 大气散射模型大气散射模型是一种常见的图像去雾技术，它基于对大气散射过程的建模。
该模型假设在雾天拍摄的图像中，每个像素的亮度值由两部分组成：场景亮度和雾气散射成分。
该模型可以表示为以下公式：I = J * t + A * (1 - t)其中，I是观测到的图像，J是场景的亮度，t是透射率，A是大气光照。
在这个模型中，透射率t越小，图像就越模糊，反之，透射率越大，图像就越清晰。
在Matlab中，我们可以使用大气散射模型对图像进行去雾处理，提高图像的清晰度。
2. 暗通道先验除了大气散射模型外，暗通道先验也是一种常用的图像去雾技术。
该技术基于观察到的一个有趣现象：在大多数室外场景中，至少有一个通道在任何地方都是非常暗的。
这就是暗通道。
根据这一观察，我们可以使用暗通道先验来恢复图像。
在Matlab中，暗通道先验主要通过以下步骤实现：1）计算暗通道图像：对于每个像素，选择具有最小像素值的通道作为暗通道。
2）估计大气光照：在暗通道图像中，选择亮度值最高的像素作为估计的大气光照。
3）估计透射率：使用大气光照和暗通道图像计算透射率。
较高的透射率表示较少的雾气。
4）恢复场景亮度：使用透射率和原始图像计算恢复的场景亮度。
5）修正结果：对恢复的场景亮度进行修正，以提高图像的视觉效果。
通过以上步骤，我们可以使用暗通道先验技术对图像进行去雾处理，改善图像的清晰度和对比度。
3. Retinex算法Retinex算法是一种经典的图像去除技术，它基于人眼在不同亮度条件下对光照敏感度变化的观察。
基于深度学习的图像去雾技术研究
基于深度学习的图像去雾技术研究随着人们对于图像质量的追求越来越高，图像去雾技术在图像处理领域中变得越来越重要。
尤其是在自动驾驶、视频监控、机器视觉等领域中，高质量的图像往往是决策的重要基础。
因此，研究基于深度学习的图像去雾技术具有重要的应用价值和研究意义。
一、深度学习在图像去雾中的应用传统的图像去雾方法一般采用大气光模型和全局/局部转换模型进行图像恢复。
但是这些方法需要大量的先验知识和手动调整参数，而且对于不同的场景和图像的处理效果可能不一定理想。
随着深度学习领域的不断发展，越来越多的研究者开始将其应用在图像去雾中，获得了不错的效果。
深度学习可以利用大量的数据进行模型的训练，通过卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等结构进行特征提取和学习，从而得到更加准确和高质量的图像去雾结果。
其中，CNN在图像超分辨率和去噪领域已经被广泛应用，而在图像去雾中的应用也逐渐被研究者所关注。
二、深度学习的图像去雾模型深度学习的图像去雾模型一般分为两类：基于单一图像的图像去雾模型和基于视频序列的图像去雾模型。
基于单一图像的图像去雾模型主要是采用CNN对图像进行特征提取，并通过神经网络进行去雾。
其中，有些方法采用卷积神经网络的编码器-解码器架构进行去雾，这种结构可以从高层次特征中建立像素之间的关系，得到一个更好的图像去雾结果。
而基于视频序列的图像去雾模型则是想通过利用视频序列中的帧间连续性来提高图像去雾的效果。
在这种情况下，研究者们提出了用时间序列信息来辅助进行图像去雾的研究。
三、深度学习图像去雾技术的发展趋势尽管基于深度学习的图像去雾技术已经取得了一定的进展，但仍面临一系列的挑战和问题。
首先，目前研究的深度学习图像去雾算法在处理沉重大气时，依然存在一定的瓶颈。
因此，在处理更加复杂的大气模型时，需要研究新的网络架构和算法。
其次，图像去雾技术的实时性也是需要考虑的问题。
对于很多应用场景，包括自动驾驶、视频监控等等，需要对图像实现实时去雾。
利用Matlab进行图像去雾与增强的技巧
利用Matlab进行图像去雾与增强的技巧引言：随着数字图像处理技术的快速发展，人们对于图像的质量要求也越来越高。
然而，在拍摄或者采集图像时，由于天气、光照等各种原因，图像中常常存在雾霾现象，导致图像质量下降。
因此，图像去雾与增强成为了图像处理领域的重要研究方向。
本文将介绍利用Matlab进行图像去雾与增强的技巧。
一、图像去雾技术1. 传统去雾技术传统的图像去雾技术主要基于图像中的像素信息和颜色分布，通过调整图像的对比度、亮度以及增强局部细节来降低雾霾的影响。
其中，最常用的方法是通过估计全局大气光来进行去雾处理。
具体步骤如下：- 首先，通过计算图像中每个像素的亮度值，选择其中的亮度最大值作为全局大气光的估计值。
- 然后，根据全局大气光的估计值和经验参数，对图像进行调整，降低雾霾的影响。
- 最后，通过调整图像的对比度和亮度，增强图像的细节信息。
2. 基于深度学习的图像去雾技术近年来，随着深度学习的快速发展，基于深度学习的图像去雾技术取得了显著的进展。
与传统方法相比，基于深度学习的方法能够更准确地估计图像中的雾霾密度，并恢复出更清晰的图像。
具体步骤如下：- 首先，构建一个深度卷积神经网络模型，用于学习图像的雾霾特征。
- 然后，通过输入原始图像和雾密度的估计值，使用深度学习模型对图像进行去雾处理。
- 最后，根据去雾处理后的图像，调整图像的对比度和亮度，进一步增强图像的细节和质量。
二、图像增强技术1. 对比度增强对比度是指图像中不同区域之间的亮度差异程度。
对于低对比度的图像，可以使用以下技术来进行增强：- 线性变换：通过调整图像的灰度级分布，使得图像的对比度增加。
- 直方图均衡化：通过对图像的灰度级分布进行变换，使得图像的亮度均匀分布，增强图像的对比度。
- 自适应直方图均衡化：结合图像的局部信息，对图像的灰度级分布进行自适应调整，更好地增强图像的细节。
2. 锐化增强图像的锐化增强是通过增强图像的边缘和细节，使得图像更加清晰和鲜明。
图像去雾技术研究进展
图像去雾技术研究进展近年来，随着计算机视觉和图像处理技术的不断发展，图像去雾成为研究的热点之一。
图像去雾技术是指通过研究图像中存在的雾气信息，利用算法和数学模型将图像中的雾气去除或减弱，从而提高图像的质量和清晰度。
图像去雾技术对于许多应用场景具有重要意义。
在计算机视觉和图像处理领域，如果图像中存在大量的雾气，会导致图像的细节模糊、对比度降低甚至失真，影响图像的可视化效果。
在航空、无人机摄影、遥感等领域中，由于物体与观测者之间存在大气散射现象，会导致图像中存在雾气，减弱图像的信息传递和视觉效果。
最早的图像去雾方法是基于物理模型的方法，例如通过对大气散射过程的建模，采用气象学原理来估计雾气的影响。
这种方法虽然能够一定程度上去除图像中的雾气，但对于复杂的场景和不同的光照条件下的图像处理效果有限。
随后的研究中，出现了基于暗通道先验的图像去雾方法。
该方法利用了天空区域在雾气影响下的特定属性，即图像中的暗通道。
暗通道是指在单一光源照射下，图像中任意一点的RGB通道中最小值的集合。
通过对暗通道的分析和处理，可以估计出图像中存在雾气的程度，并进行去雾处理。
这种方法在一定程度上能够取得较好的去雾效果，尤其在自然风光和室外场景中表现突出。
随着深度学习技术的兴起，基于卷积神经网络的图像去雾方法也得到了广泛应用。
通过利用深度学习模型，可以学习图像中雾气和景物之间的映射关系，从而更准确地去除图像中的雾气。
这类方法通过大量的训练数据和优化算法，能够实现更高质量的图像去雾效果。
除了上述方法外，还有一些新兴的图像去雾技术受到了研究者们的关注。
例如，基于双边滤波的图像去雾方法，通过对图像进行双边滤波处理，同时考虑像素之间的距离和相似度，可以有效地去除图像中的雾气。
此外，使用波束分解和多尺度分析的图像去雾方法也在研究中取得了一定的进展。
然而，图像去雾技术仍然存在一些挑战和局限性。
首先，雾气对图像的影响程度和分布方式较为复杂，不同的光照条件、气象条件以及物体和雾气之间的距离都会对去雾效果产生影响。
图像去雾算法及其应用研究
图像去雾算法及其应用探究摘要：随着科技的飞速进步，图像处理技术也日益成熟。
图像去雾算法作为其中一项重要的探究内容，可以有效消除图像中的大气雾霾和模糊。
本文通过对图像去雾算法的原理及应用进行探究，总结了当前主流的几种图像去雾算法，并分析了其适用范围和应用前景。
一、引言大气雾霾是指由于大气中粉尘、液滴和气态颗粒等悬浮物质对光的散射和吸纳作用所引起的能见度降低的现象。
在平时生活和实际应用中，大气雾霾会导致图像质量下降，从而影响人们对图像内容的识别和理解。
因此，图像去雾技术的探究和应用具有重要的意义。
二、图像去雾算法的原理图像去雾算法的原理主要是基于图像恢复和能见度预估两个方面。
图像恢复是指通过对图像进行处理，消除雾霾、提高图像的明晰度和对比度。
能见度预估主要是依据大气传输模型和雾霾图像特征，预估出雾霾的密度以及图像的深度信息，从而恢复原始图像。
三、主流图像去雾算法及其适用范围1. 单帧图像去雾算法单帧图像去雾算法是指通过对单张雾霾图像进行处理，消除雾霾并恢复原始图像的算法。
其中最常使用的算法有暗通道先验算法和颜色修复算法。
暗通道先验算法是基于图像的颜色信息来进行雾霾去除的算法。
通过寻找图像中的暗通道，预估出雾霾的密度，从而消除雾霾。
这种方法适用于雾霾较弱的状况，但对于雾霾较深厚的图像效果不佳。
颜色修复算法是通过对图像颜色的修复来消除雾霾。
该算法依据图像颜色失真的特点，恢复图像中受到雾霾影响的颜色，从而消除雾霾。
2. 基于多帧图像的去雾算法基于多帧图像的去雾算法是指通过对多张雾霾图像进行处理，借助图像之间的信息差异来消除雾霾。
其中最常使用的算法有暗通道先验算法和多帧融合算法。
暗通道先验算法在多帧图像去雾中同样适用，通过多帧之间的暗通道信息差异来预估出雾霾的密度和图像的深度信息。
多帧融合算法则是通过对多张雾霾图像进行融合，将不同图像中的雾霾进行消除。
这种算法适用于复杂雾霾状况下的图像去雾，但对于计算量要求较高。
基于深度学习的图像去雾技术研究
基于深度学习的图像去雾技术研究第一章：绪论随着计算机视觉技术的不断发展，图像处理技术也得到了长足的发展。
其中，图像去雾技术是图像处理领域中一项重要的技术之一。
图像去雾技术指的是通过对被大气雾霾改变的图像进行处理，使其在视觉上更加清晰明了的过程。
而基于深度学习的图像去雾技术则是近年来取得了突破性进展的一项技术。
本文将对基于深度学习的图像去雾技术进行研究分析。
第二章：基于深度学习的图像去雾技术研究现状目前，基于深度学习的图像去雾技术已经广泛应用于自动驾驶、航拍、智能视频监控等领域。
其主要技术路线主要分为两类，一类是基于全卷积神经网络的端到端训练方法，另一类则是基于多阶段细节调整的方法。
其中，深度学习算法主要包括卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、对抗神经网络（GAN）等。
已经有许多学者对基于深度学习的图像去雾技术进行了研究分析，并取得了显著的研究进展和成果。
第三章：基于深度学习的图像去雾技术研究方法分析对于基于深度学习的图像去雾技术，其研究方法主要基于以下两方面的思路：数据驱动方法和物理模型驱动方法。
其中，数据驱动方法主要是通过大量带有雾霾图像和清晰图像的数据集，利用深度学习算法进行训练，从而生成更高质量的去雾图像。
物理模型驱动方法则是针对不同环境下的雾霾现象，建立相应的物理模型，并应用深度学习算法进行计算求解，生成更加真实的去雾结果。
第四章：基于深度学习的图像去雾技术研究应用案例分析目前，基于深度学习的图像去雾技术已经广泛应用于多个领域。
例如，基于深度学习算法的图像去雾技术可应用于自动驾驶领域，实现更加清晰的行车视角；在航拍领域，通过基于深度学习的图像去雾技术，可以实现更加真实的航拍效果；在智能视频监控领域，应用基于深度学习的图像去雾技术可以提升监控图像清晰度，提高监控效果。
第五章：基于深度学习的图像去雾技术研究存在的问题与展望尽管基于深度学习的图像去雾技术已经取得了较大的进展和成果，但是在实际应用中仍然存在一些问题，例如，算法效率不高、处理时间长等。
基于深度学习的图像去雾技术研究
基于深度学习的图像去雾技术研究图像去雾是计算机视觉领域的重要研究方向之一，其目标是通过去除图像中的雾霾使图像更清晰。
而基于深度学习的图像去雾技术则是近年来的研究热点之一。
本文将围绕基于深度学习的图像去雾技术展开研究，介绍其原理、方法和应用。
深度学习作为人工智能领域的重要分支，以其在图像分类、目标检测等诸多方面的卓越表现，逐渐引起了图像去雾领域的重视。
基于深度学习的图像去雾技术主要包括两个关键步骤：雾霾密度估计和图像恢复。
其中，雾霾密度估计旨在通过深度学习网络对图像中的雾霾进行估计，而图像恢复则通过去除雾霾，使得图像更加清晰。
在雾霾密度估计方面，深度学习技术广泛应用于该问题的解决方案中。
一种常用的方法是使用卷积神经网络（CNN）进行雾霾密度的估计。
通过训练大量的标注图像样本，CNN可以学习到图像中雾霾的特征，并对雾霾的密度进行准确估计。
另一种方法是使用生成对抗网络（GAN）进行雾霾密度估计。
GAN由生成器和判别器组成，其中生成器负责生成逼真的雾霾图像，而判别器则负责判断生成的雾霾图像与真实图像之间的差异。
通过不断迭代训练，GAN可以生成更加准确的雾霾密度估计结果。
在图像恢复方面，基于深度学习的方法能够有效地降低雾霾对图像的影响，并恢复出高质量的图像。
一种常用的方法是使用卷积神经网络进行图像去雾处理。
通过输入雾霾图像和雾霾密度估计结果，卷积神经网络可以学习到雾霾图像和清晰图像之间的映射关系，并生成清晰的图像。
另一种方法是使用残差学习进行图像去雾处理。
残差学习是指在网络中引入残差模块，使网络能够学习到输入和输出之间的残差，从而更加准确地恢复图像。
基于深度学习的图像去雾技术在实际应用中具有广泛的前景。
其中，无人驾驶车辆是一个重要的应用领域之一。
在雾霾天气条件下，无人驾驶车辆通常会受到雾霾的干扰，导致视野模糊，从而影响行车安全。
基于深度学习的图像去雾技术可以有效地提升无人驾驶车辆的视觉能力，从而提高行车安全性。
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图像去雾技术
作者：万晓丹
来源：《电子技术与软件工程》2018年第11期
摘要图像去雾技术分为图像增强去雾技术与图像恢复去雾技术，两种技术的运用需要根据图像的实际情况来选择。
其中，图像增强去雾可以分为完备图像增强与非完备图像增强两种类型。
[关键词]图像去雾图像增强去雾图像处理
计算及视觉系统在军事、交通、安全领域有着十分广泛的运用，图像去雾技术已经成为了计算机视觉领域的重要研究课题。
在自然环境较差的清下采集的图像会收到大气散射的影响导致图像画面质量下降，对比度降低，难以清晰辨认物体特征，严重影响了计算机视觉技术的使用。
因此，需要使用图像去污技术来进行增强与或修复，以改善视觉效果。
1 图像去雾技术类别
当前对雾天图像处理技术主要分为两种类型，分别为雾天图像增强以及雾天图像复原。
其中，雾天图像增强在不考虑图像质量的基础上有着较广的使用范围，可以显著提升雾天图像的对比度，使得图像的细节更加清晰，改善图像的视觉效果。
但是对于部分突出的画面可能会导致一定损失。
雾天图像复原是对雾天图像降质的物理过程，并且构建雾天退化模型，补偿在退化过程中出现的失身，以便获得没有经过退化处理的无雾图像。
这种方式具有很强的针对性，可以获得理想的物去雾效果，通常不会出现信息损失。
现文章针对图像去雾增强技术开展适当研究。
2 图像增强去雾
图像增强去雾技术不需要获得图像降质的物理模型，仅仅只需要从人类视觉的角度入手，直接强化图像的对比度，使得图像色彩对比度更加明显以改善图像质量。
图像增强去雾处理是主观的过程，这一方式按照是否恢复场景的色彩信息可以分为完备图像增强与非完备图像增强两种类型。
2.1 完备图像增强
完备图像增强法中最具有代表性的就是Retinex图像去雾方法。
Retinex理论即为视网膜皮层理论，全称为Retina-cortex theory。
学者Land和McCann站在人眼对颜色感知的特点入手，提出了颜色恒常性的Retinex理论。
Retinex理论提出，在视觉信息传递的过程中人类的视觉系统会不自觉对信息进行一定的处理，去除光源强度与照射不均匀等相关因素，仅仅保留展现物体本质特点的信息。
当这些关于物体本质的信息传递进入大脑皮层后将会经过更加复杂的信息处理，从而最终形成人的视觉。
根据照度一反射模型将图像转变为照度分量以及反射分量的乘
积形式。
图像再被转变为乘积形式后，照度分量与图像环境光照特点有着密切联系，反射分量与物体表面反射特性有一定联系。
通常来说，场景照度所导致的色彩变化是相对平缓的，而又物体表面变化所导致的颜色变化是剧烈的。
通过辨别这两种不同的变化形式就能够快速判断图像的照度与表面变化。
基于这一理论就能够将反射分量从光照总量中离析出来，进而降低入射分量对图像的影响，从而达到增强图像的效果。
人们对Retinex理论进行研究后，又出现了Retinex算法。
Rahman等和Jobson等又提出了通过颜色恢复因子来补偿损失的色彩。
这一方法算法参数设定相对复杂，自适应性较差，计算量较大，无法适应实际去雾实时处理的情况。
2.2 非完备图像增强方法
这一类别方法中最为典型的方法就是直方图均衡化法以及同态滤波方法。
直方图均衡化基本理论就是使得经过增强处理的图形灰度统计直方图为均匀分布，从而转变图像的灰度缝补范围。
其实际操作采用操作的方式为利用累积分布函数来作为灰度值的曲线。
该方法分为全部或局部均衡化，全局直方图均衡化算法的计算量小、处理效率高，十分适合增强整体效果偏暗的图像。
缺陷也较为明显，难以适应图像局部亮度特点，并且经过处理后图像灰度层次感会被降低。
同态滤波在处理上比较类似Retinex算法，两者不同之处在于同态滤波在高通滤波前使用对数变换用以压缩图像的动态范围，而Retinex算法则是在滤波后进行对数变化。
但实际操作情况显示，在滤波前进行对数变换处理容易形成光晕。
近几年来，章怡、吴成茂等人提出了众多优化直方图均衡化的方式，在图像增强领域获得了较为理想的效果。
另外，相关类型算法还有非锐化掩模法、伽玛校正法等等，非完备图像增强方法可以显著改善图像的对比度，使得图像场景中的色彩信息得以恢复。
3 结束语
由于篇幅限制本文仅仅对图像增强去雾增强技术进行了研究，尚未涉及的领域依然很多。
图像去雾技术是一项跨学科的前沿性的研究课题，在计算机视觉中的应用十分广泛。
在实际的运用过程中设计的算法需要具有普适性、鲁棒性以及实时性。
针对图像去雾这一领域进行研究拥有广阔的发展空间。
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