图像去雾的方法研究

中图分 类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ 文献 标志 码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ６ ７ １ — １ ６ ０ ２（ ２ ０ １ ７ ）１ ０— ０ ０ １ ５— ０ １
也 很 不错 。
１ 基于 去 雾物理模 型 的算 法—— 暗通 道去 雾算 法 法 的典 型 范 例 ，该算 法是 目前 最稳 定 、最可靠 的算 法之 一 。虽 然 暗 通道 法 有 些 地方 不 能处理 ，但 是其 效果综 合来 说 也 比其 他 算 法要 好 ，因此 本 节 主要 介绍 暗通 道算 法 ，分析 之并 简述其 利 弊 。 何 凯 明 的方 法 优于其 他 去雾物 理模 型 ，这 主 要 还是 得 益 于 其 透 射率 图要 比其他 的都为精 细 。你 如果 看看 中值 或者 那 个 实 时 的 ，就 可 以知道他 们对 应 的透射 率 图都很 粗糙 。 可 以知 道如 果 对 比 中值 或 者 那个 实 时的数 值其 他 的模 型 ，对 应 的透 射 率 图都 很 粗 糙 。暗通 道 算 法是 单 幅普通 图像 的增 强算 法 ，这种 方 法对 于 比较单 一 的 图像 整 体 去雾 的效 果还 是 相 当 明显 的 ，其 中有 两个 参 数 ，一 个 是 窗 口大 小 ：另 一个是 大气 光 照 强 度 的 参 数 ，对 暗通 道 算 法 的影 响 比较 大 。 般来 说求解 大气 光 强 比较 容 易 ，求解 透 射率 比较 复 杂 ，算 法 的复 杂 度也 比较 高 ，内部 的 分 块 处 理 也 不 适 合 并 行 处 理 ，速 度 也 比较 慢 ，这些 都严 重 限制 了暗通 道算 法在 实 时去 雾 方 面 的应 用 。尽 管 后 来何 凯 明改进 了处 理 透 射率 的算 法 ｓ ｏ ｆ ｔ ｍ ａ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ，速 度增 快 效 果 不 如 原来 暗通 道法 中 ，根据 有雾 图像 求解 原 图依 赖 于 一 种数 学 模 型 ，即 计算 机视 觉和 计算 机 图形 中方程 描述 的雾 图形 成模 型。有 了这 个 数 学模 型 ，可 以根据 有雾 图像 以及 大气 光 照强 度参 数 等来 求 解 目标 无 雾 图像 ， 要 想 求 出无雾 的原 图 ，首 先尽 可 能好 的去 估 计 透射 率 和 全 球 大气 光成 分 。但现 在 只有输 入 图像 是我 们 知 道 的 ，要 估 计 这 两个 参 数 ，如果 没 有先验 知识 的话 难度 还 是 比较 大 的 。因此 一 些 文 章 中 利用假 设先 验 来解 决此 问题也 是 比较 有 效 的办 法 。何凯 明在 那 篇著 名 的文 章 中通过 统计 足够 多 的无雾 图片并 分 析其 中 的参 数 ，得 出 了 个 暗通道 的先验假 设 ｄ ａ ｒ ｋ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｐ ｒ ｉ ｏ ｒ 。这 个先 验假 设可 以视 为物 理 规律 ，因为是 通过 统计 得来 的 ，而不 是 人 为 假设 ，因此 此 方法 对 于 问题 的解 决更 简单 效果 更好 ，也更 准确 。 此 外对 于求解 透 射率 在现 实生 活 中 ，空气 中总是 存 在 着一 些 浮 尘 或者 颗粒 ，除 了无尘 实 验室 ，正 常拍 照 总是 带 些 雾 ，所 以看 远 处 的 物体 还是 能感觉 到雾 的影 响 ，有必 要 在 去雾 的 时候 保 留一 定 程 度 的 雾 。还 有一 个 问题是 有些 人会 把 一张 图 片 中模 糊 部分 当成 雾 ， 比 如 由于 照相 机 聚焦 的问题 ，导致 近 景 清 晰 ，而远 景 模糊 ，这 个 时 候
２ ０ １ ７年 ５月
西部皮革
工艺与技术
图 像 去 雾 的 方 法 研 究
孙 立 夫
（ 沈 阳师范 大 学物 理 与技术 学 院 ，辽宁 沈 阳 １ １ ０ ０ ３ ４ ）
摘 要： ２ １ 世 纪初 ， 自 从 中国进 入 ＷＴ Ｏ 以来 ， 中国的经济快速发展 ， 也 使雾霾变成 了我们生活 中的常见现 象。２ ０ １ ３年，雾霾带 来 的各种 问题 日益显现 出来 ，“ 雾霾” 一词也成为 了人们广泛关注的热词 ，有 雾图像 处理逐渐 成为 学界研 究的重 点。雾对于 图像 系统 ，如 军 事侦查 、遥感 系统、摄 影摄像 和航拍 等成像 系统应用都 有着极 大的影响。有 雾图像会 导致 系统辨识度低 、无法识别 等 问题 ，极 大地 降低 系 统的工作性能和成像 效果。 目前的去雾算法有两种 ：一种是基 于去雾物 理模 型；另一种是基 于普 通图像 增强。本文将从这 两类算 法中分别 选取一个有效快速的图像去 雾算法分析 ，并给 出一 些 自己的建议 。 两种方法分别是何凯明的 暗通道 法和 Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ方法。 关 键词 ：图像去 雾 算法 ；Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ 算 法 ；暗通道
一 一
２ 基 于普 通 图像增 强方 法—— Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ 法 另 一种 我想 要 讨 论 的 图像 处 理 的 方 法 是 基 于 普 通 图像 增 强 手
段 ， 目前此 类方 法处 理最 好 的是 Ｅ ｄ ｗ ｉ ｎ ．Ｈ．Ｌ ａ ｎ ｄ于 １ ９ ６ ３年 提 出 的 Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ 方法 ，这 是一 种建 立在 科学 实验 和科 学分 析基 础 上 的 图像增 强 方法 ，这是 不 同于 先验 理论 的方 法 ，已知有 雾 图像 ，但 是 没有 直 接 把雾气 去掉 ，而是增 强 图像颜 色 。我 们 知道 颜 色 区域 由给 定 波长 的 红 、绿 、蓝 三原 色 构 成 的 ，三 种 颜 色互 相 混 合 构 成 了颜 色 区 域 。 这是 Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ 方 法 的前提 假设 。Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ 一词 在英 语 中是 一个 合 成 词 ， 由两 个 单词 合 成 的一 个 词语 ，分 别 是 ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ａ和 ｃ ｏ ｄ ｅ ｘ ，译 成 中文 即 ： 视 网膜 和皮层 。 Ｅ ｄ ｗ ｉ ｎ ．Ｈ ．Ｌ ａ ｎ ｄ创造 这 个 词 更 体 现 了它 的方 法 含 义 ，基于 图像颜 色增 强 的方 法 。 Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ的算法 和暗 通道法 一样 有 其利 弊 ，比如对 于整 体偏 暗 的 图像 有很 好 的增强作 用 ，且 只可 用于 静 态 的 图像 ，即 无法 实 时 处 理 动态 的有雾 图像 。Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ 算 法 的速 度 是 个瓶 颈 ，算 法 中 ＭＳ Ｒ Ｃ Ｒ是 基 于 多次 高斯模 糊 的 ，这 里 面 有 很 多 的 浮点 计 算 ，影 响处 理 速 度 。 在处理 一般 图像 时 ，效果 并不 是 很 自然 ，对 于 有雾 图 ，有 可 能 会 出 现 过增 强现 象 ，也就 是 图像 出现噪 点 ，这类 的方 法一 般 来 说都 有 这 样 的缺 点 。 Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ 算 法 分两 种 ，一种 经典 ，经典 的算 法容 易 出现光 晕效果 ， 另一种是后来改进 的方法 即 Ｍ ｃ Ｃ ａ ｎ ｎ Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ算法 ，Ｍ ｅ Ｃ ａ ｎ ｎ Ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ ｘ 算法