基于内河单幅图像的去雾算法研究

０ 引 言
Ｃ Ｃ Ｔ Ｖ 在 内河 航 道 的海 事 监 管 和 防 止 内 河 水 域污染 等 方 面发 挥 重 要作 用 。然 而 ， 当 内河有 雾天数 达全 年 ６ Ｏ ｌ ， 雾航 时 Ｃ Ｃ Ｔ Ｖ 系统 无法 获 得清 晰视频 。 此 开展 内河 图像 去 雾算法 的研 究 是非常 重要 的 。 雾 图复 原方 法 是基 于 大气 散 射 规 律 建 立 雾 图退 化模 型 ， 通 过 求 得 图像 的景 深 和天 空 亮 度 值来求 取复 原后 的无雾 图像 。如 Ｈｅ等［ 提 出的 基于 暗原色先 验 的 去雾 方 法 ， 虽 然 对一 般 户 外 图 像去雾 效果 较好 ， 由于该 方 法存在一 定 的局 限性 ，
１ 雾 天 图像 的 大气 散 射模 型
网像 质量 下降 的主要 原 因是大气 粒子 的散 射
作用， 可 用人射 光 衰 减模 型和 大 气 光线 成 像 模 型
＊国家 自然 科 学 基 金项 目（ 批准 号： ５ １ ２ ７ ９ １ ５ ２ ） 资助 第一 作 者 简 介 ： 刘 清 （ １ ９ ６ ６ ） ， 博 十， 博ｌ ｌ Ｉ 生 导 师． 研 究方向 ： 交 通 检 测 与控 制 ， 智能控制技术 。 智 能视频分析． Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ｑ ｌ ｉ ｕ ２ ０ ０ ０ ＠
多数户 外 图像 ， 通 过 寻 找 峰值 点 位 置 能分 割天 空 区域 ， 由于 内河 图像 的直 方 冈可能 出现 多峰值 点 ， 显然 采用 全 局 直 方 图 法 给 天 空 区 域 分 割 造 成 闲 难 。黄 明 晶等人 ｌ 提 ｍ利用 Ｋ 均值 聚类 方 法分 割天 空区域 ， 能较 好 的获 取 内河 雾 天 图像 的景 深 值 ，然而 ， 雾 浓 度较 大 时 ，会 影 响 天 空 区域 的分 割， 而且其 计算量 较 大 ，导致实 时性较 差 。
去 雾 处 理 。最 后 从 图 像 的 可 见 边 数 目 比 、 平 均 梯
合， 同时选取 指数 函数 直接构 造距离 模 型 ， 进 而估 计 出每一点 的深度 信 息 ， 以及 郭珈 等 人 后 期 提 的基于 等景深 点 的 图像 景 深 值计 算 方 法 ， 虽 然
度 比和 图像 熵值 三方 面 的质量评 价方 法对 去雾 后
不能很 好处 理有 大 片 天空 区域 、 颜 色 缺 少 变 化 及 缺 少 阴 影 或 暗 物 质 的 图像 ， 显然对 于天空 区域 大 、
面， 也有 不 少学 者对 此 展 开研 究 ， 如 祝 培 等 人【 “ Ｊ
通过 全局直 方 图分 割 天 空 区域 的方法 ， 虽 然 对 于
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交 通 信 息 与 安全
２ Ｏ １ ４年 ｌ 期
第 ３ ２卷
总 ｌ ８ ｌ期
基于 内河单幅 图像的去雾算法研究 ＊
刘 清 熊燕帆 黄 明晶 郭建 明
（ 武汉理 ］ ＿ 大学 ｆ １ 动 化 学 院 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０ ）
摘 要 罔像 景深 和天 空 亮 度 值 的求 取 是 图像 复 原 方 法 去雾 的 核 心 问 题 ， 但 目前 的 去 雾 算 法 都 是 基 于一 定 的假 设 条件 来 求 取 这 ２个 值 的 ， 对 于色 彩 单 调 、 天 空 区域 较 大 的 内河 图像 去 雾 效 果 不 理 想．通 过 对 内 河航 道 视 频 像 的研 究 ， 提 出将 直方 图 多峰 均值 法 和 位 平 面 分 解 法 相 结 合 的 式 来 求 得 天 空
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颜色单 一 的 内 河 图 像 去 雾 效 果 不 理 想 。郭 珈 等
人 剐 提 出 的基 于 改 进 的 交 互 式 景 深 模 型 的 景 深 估 计方法 ， 通 过 将 景 深 因 子 和 最 大 距 离 的 选 取 相 结
景 深计算 公式 ， 并 基 于大 气 散 射模 型对 图像 进行
由文 献 ［ １ ２ ］ 可知 ， 错 误 的估 计 天空 亮 度值 将
直接导 致去 雾后 的 图像 不 太 真 实 ， 仿 佛被 １个 不
现实 的光 源所 照射 。笔者 根据 内河 图像 天空 区域
大、 颜 色单 一 的特 点 ， 提 出用 直方 图多 峰均值 法 和 位平 面分解 法结 合 的方式 获取天 空亮 度值并 提取 天 空 区域 ， 通过 分 区 域法 推 导 内河 图像 任 意 点 的
亮 度值 并 分 割 天空 区域 ； 采 用分 区域 的景 深 计 算 方 法 求 得 图像 任 意 一 点 的 景 深 值 ．然 后 基 于 大 气 散
射模型 ， 完 成 内河 雾 天 单 幅 图 像 的 去 雾 处 理 ．为 ｌ ｒ 客观评价去雾后图像的质量 ， 从罔像 的可见边数 目 比、 平 均 梯 度 比和 图 像 熵 值 ｉ方 面 进 行 了 去 雾 效果 的 比较 ．实 验 证 明 ， 该 算 法 对 内河 航 道 图像 有 良好
的去雾效果。
关 键 词 内 河 ； 直 方 图多 峰 均 值 ； 景深 ； 去雾 ； 质 量 评 价
中图 分 类 号 ： Ｆ Ｐ３ ９ １ ． ４ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： ｌ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ ６ ７ ４ — ４ ８ ６ １ ． ２ Ｏｌ ４ ． ０ １ ． ０ １ ８
图像 效 果 进 行 了 比较 分 析 。
能较好 估算 冈像 的 景 深值 ， 但 由于 需要 相 机 视 角 和俯 角等信 息 ， 对 拍摄 现场参 数要求 较 多 ， 在 实际
应用 中存在 一定局 限性 。在 天空亮 度值 的获 取方
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ７ — ２ Ｉ ｊ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ ｔ １ １ １ １