基于最大和最小光强图像的偏振去雾方法

相对于传统光学探测技术,偏振探测在目标探测、识别方面有着独特的优势。针对雾、霾等天气下图像退化的问题,提出一种利用偏振信息的图像去雾方法,通过获取3个角度下目标的偏振图像,求解出场景目标的斯托克斯矢量,从斯托克斯矢量与穆勒矩阵的关系出发,分析偏振图像光强随着偏振角度的变化规律,获取最大和最小光强下的正交偏振图像,利用偏振滤波和亮通道先验方法分别估算大气光偏振度和其无穷远处大气光强值,最终重构出无雾图像。实验结果表明,在雾霾天气下,利用获取的正交偏振图像能够重构出清晰的图像,且重构图像的平均梯度和边缘强度均提升了约3倍,灰度标准差提升了约88%。     

利用目标和大气偏振信息的雾天图像重构方法

结合目标偏振信息和大气偏振信息的差异, 提出了一种利用目标和大气偏振信息的雾天图像重构方法。首先, 从光强图像中分离大气光图像和目标光图像, 分别解析大气光偏振信息和目标光偏振信息, 构建偏振去雾模型。然后, 采用融合图像梯度信息的高斯滤波方法估算大气光强和目标光强, 并分别计算大气光偏振度和目标光偏振度。采用3σ法则阈值分割方法, 在大气光图像空间内估算无穷远处大气光强。最后, 重构出目标图像。在不同天气环境下开展外场实验, 结果表明, 该方法在雾霾、雨、雪天气下能够较好地恢复出目标信息, 重构后图像的信息熵提升约40%, 灰度标准差提升了约90%, 平均梯度和边缘强度提高了3倍。     

偏振光谱图像去雾技术研究

空气污染严重影响了成像质量,雾霾天气下成像的对比度和分辨率下降。利用不同波段偏振光谱数据的图像去雾研究国内外尚未见报道;运用偏振光谱去雾技术对光谱数据立方体研究具有重要意义。在中重度雾霾天气下,利用光谱仪,获取了380～1 000 nm的可见近红外偏振光谱数据,研究了450,550,650,750和850 nm五个波长下偏振图像和去雾结果。结果表明,波长对图像目标与背景的灰度差值影响显著,去雾后图像的灰度动态范围和平滑度都有显著提升;去雾后图像远景对比度平均提升了5倍,其中450 nm图像对比度最低,但对比度提升量最大,提高了7.13倍;850 nm图像对比度最高,但对比度提升量最小,提高了3.86倍;去雾后不同波长图像的灰度动态范围均有明显展宽,展宽范围为13.5%～28.6%,而图像近景动态范围展宽为33.3%～44.0%。分析了图像复原过程中可能出现的估计误差,根据其产生机理提出了对大气散射光的偏振度和无穷远处的大气散射光强度的校正方法,并总结出了最佳校正系数的选取规律,对未知条件下的图像去雾提出指导。通过斯托克斯参数从原始数据中提取偏振信息,基于大气散射光与景物透射光偏振特性差异对图像去雾,偏振光谱图像去雾技术为光谱图像去雾研究提供一种新手段,也为图像去雾技术的发展提供一种新思路。     

基于中值滤波和偏振调制的雾天偏振图像快速增强方法研究

针对现有偏振去雾算法难以兼顾去雾效果和实时性问题,提出了一种基于中值滤波和偏振调制的雾天偏振图像快速增强方法。利用中值滤波估算大气光;采取半反法估计无穷远处大气光强,并基于大气散射模型对图像进行恢复;使用场景偏振度对恢复的图像进行偏振调制增强。相比较其他方法,文章通过降采样方法减少图像尺寸,选取小尺度的滤波窗口,在保持足够的大气光估算精度的同时,显著降低了处理时间,并采用偏振调制和直方图均衡化方法提高目标与背景的对比度,较好地解决了去雾效果和算法实时性问题。实验结果表明,经过该方法增强的图像,在信息熵、去雾前后梯度比、目标与背景对比度等三个指标上都有较大提升,达到了良好的去雾效果;对于分辨率为1393×986的图像,处理时间仅为16ms,完全满足实时性要求。     

一种自适应线性透射率估计去雾算法

为了有效复原雾霾天气下退化的图像, 文章提出了一种自适应线性透射率估计去雾算法。建立有雾图像与无雾图像最小值通道之间的线性变换模型; 利用有雾图像的混合通道得到自适应参数, 结合自适应参数和线性变换模型估计出透射率, 通过有雾图像的最小值通道构造高斯函数来补偿估计明亮区域透射率, 提升该区域透射率的准确度, 再使用交叉双边滤波器消除纹理效应得到优化透射率; 最后, 结合大气散射模型复原出无雾图像。实验结果表明, 该方法有效降低了时间复杂度, 且复原的图像细节明显, 明亮度适宜。     

一种偏振普适性多尺度实时的图像去雾算法

针对现有偏振算法依赖于"天空区域"估计大气参数,从而受白色目标或高亮区域干扰的不足之处,提出了一种图像普适性多尺度偏振去雾方法.研究偏振差分图像四叉树空间索引和图像暗通道先验方法,突破估计模型参数利用天空的局限性,重建场景深度,结合大气散射模型复原低频无雾图像;同时针对目标复原过程中噪声遗留问题,研究软阈值去噪算法,结合低频信息重构的透射率,以梯度增强方式丰富纹理细节,最后小波重构出清晰图像.实验结果表明,该算法有效消除了估计大气参数受制于天空区域的局限性,抑制噪声的影响,复原的目标更加清晰,细节方面更为丰富,算法运行效率方面有较大提高.     

基于亮通道和暗通道结合的图像去雾

低照度环境下图片质量会下降。同时,悬浮在空气中的烟雾、粉尘等物质形成的雾、霾,会导致图像的细节模糊不清,对户外拍照和计算机视觉应用造成了极大的影响。因此,对退化图像进行去雾处理,提高图像质量,在图像处理和计算机视觉领域具有非常重要的应用价值。提出一种基于亮通道和暗通道结合的雾霾天气图像去雾算法。基于退化图像的物理模型,提出一种空气光散射模型,通过亮通道和暗通道的结合来估计大气光值和透射率。该算法可以解决有雾图像恢复时天空区域的颜色失真问题,恢复图像的细节和颜色,提高图像的视觉效果。仿真结果表明,本文算法优于多尺度Retinex图像去雾算法。     

一种自适应的多级透射率估计去雾算法

针对暗通道先验算法在天空区域透射率估计不准确的问题,利用三个不同尺度的高斯函数分别作用于有雾图像的RGB通道来获得"伪"去雾图像;其次,利用有雾图像的混合通道得到自适应参数,将该参数和最小值滤波共同作用于"伪"去雾图像,接着用联合双边滤波消除纹理效应得到透射率的精确估计;最后,采用局部大气光估计方法,结合大气散射模型复原出无雾图像.实验结果表明,该方法不仅降低了时间复杂度,且复原出的图像细节明显,明亮度适宜,对于大面积天空区域有良好的去雾效果,改善了天空区域的颜色失真.     

基于暗通道先验的单幅图像快速去雾方法

为了提高雾天图像的去雾效果,针对暗通道先验法则中存在的不足,提出一种单幅图像快速去雾方法.该方法以暗通道先验法则为基础,采用四叉树搜索算法对大气光值进行估计,并通过白平衡对大气散射模型进行简化.然后,利用暗通道先验知识得到介质传输率粗略估计,并通过引导滤波和双阈值判断方法对介质传输率中边缘和天空区域进行优化.最后,通过简化大气散射模型和色调调整得到去雾图像.与几种典型的图像去雾方法相比,该方法运算速度较快,能有效提高去雾图像的清新度,并获得较好的图像颜色.     

基于偏振信息的遥感图像大气散射校正

大气散射严重影响了航空遥感图像的质量。为了提高航空遥感图像的识别能力,提出一种基于偏振信息的航空遥感图像大气散射校正方法。大气散射具有显著的偏振特性,而对于垂直探测的地物辐射信号偏振度非常低,该方法正是利用大气散射偏振特性与地物目标偏振特性的差别,从图像中提取地物目标辐射信息,从而提高遥感图像的质量。通过机载多波段偏振CCD相机获取航空偏振遥感图像数据,并采用一组443 nm波段的航空偏振图像数据进行图像大气散射校正实验,实验结果表明该方法能有效地进行航空遥感图像的大气散射校正,从而提高了航空遥感图像的识别能力。     

近红外与可见光双通道传感器信息融合的去雾技术

为了对雾霾天气下的图像进行去雾处理,多幅图像去雾算法是常用的方法之一。多幅图像去雾算法也有多种形式,部分算法面临硬件实现困难、获取途径受限或者可实施性弱等问题,而且多幅图像比对处理时常常涉及图像配准,造成算法的实时性差、计算复杂度高等问题。针对以上问题,提出的算法为多幅图像去雾提供了新的思路,基于双目传感器硬件架构能够同时捕获近红外和可见光图像,将近红外传感器图像作为新的数据源,近红外传感器能够在一定程度上穿透雾霾,在雾天捕获可见光传感器无法捕获的图像细节,而且硬件实现简单。可见光图像的颜色信息较丰富,近红外传感器图像对近处场景细节的描述能力较好,捕获的图像稍加校正就能实现完全配准,将近红外图像与可见光图像进行融合,在去雾的同时,可以将近红外传感器图像中的原始细节提取融合到彩色可见光传感器图像中,得到边缘、轮廓等细节信息更加丰富的去雾图像。基于上述思路,借助近红外传感器对边缘细节的描述能力和可见光传感器对颜色信息的反映能力,提出了一种基于近红外与可见光双通道传感器图像融合的去雾算法。首先,将彩色可见光图像转换到HIS彩色空间,分别得到亮度通道图像、色调通道图像和饱和度通道图像。先将其亮度通道图与近红外图像进行融合去雾处理。采用非下采样Shearlet变换（NSST）进行分解,对得到的高频系数进行双指数边缘平滑滤波器保边滤波处理,对低频系数进行反锐化掩蔽处理,通过融合规则和反向变换得到新的亮度通道图像。然后,在对可见光图像的色彩处理中,建立饱和度图的退化模型,采用暗原色原理对参数进行估计,得到估计的饱和度图。最后,将新的亮度通道图像,估计的饱和度图像和原色调图像反映射到RGB空间得到去雾图像。为了验证新算法的有效性,特选取四组雾天拍摄的真实近红外图像与可见光图像进行融合去雾处理,将融合结果与其他两种去雾方法对于彩色可见光图像的去雾效果进行比较。实验结果表明,该算法在提高图像的边缘对比度和视觉清晰度上有较好的效果。并提出将近红外传感器图像作为新的数据源,采用双通道图像融合方法进行去雾处理,为图像去雾提供的新的技术思路是可行的。该算法的优势在于：首先提出将图像融合方法与去雾算法相结合,得到了新的去雾算法的思路。将彩色可见光图像转换到HSI色彩空间,将其亮度通道图与近红外图像采用非下采样Shearlet变换方法进行融合处理,在去雾的同时,可以将近红外传感器图像中的原始细节提取融合到彩色可见光传感器图像中,使得去雾图像中的边缘、轮廓等细节信息更加丰富。其次,提出了在图像去雾算法中采用新的数据源--近红外传感器图像,从图像处理的角度,近红外传感器能够在一定程度上穿透雾霾,对于近处场景细节的描述能力较好,而且硬件实现简单,捕获的图像稍加校正就能实现完全配准,为后续的融合去雾算法带来了便利,为图像去雾提供了新的技术途径和路线。再次,采用的是多幅图像去雾算法,该算法基于双目传感器获取图像,可见光图像的颜色信息较丰富,近红外图像对于近处场景细节的描述能力较好,相对于单幅图像去雾算法,有更好的效果。最后,将可见光传感器图像映射到其他色彩空间,对于每个通道的图像根据其特征有针对性地进行处理。可见光图像的亮度通道图和近红外图像的处理采用了图像融合和增强处理,对于可见光图像饱和度通道的处理采用了图像复原算法,可以从整体上提升去雾效果,对细节特征有了进一步增强。该算法为图像去雾提供了新的技术途径和路线。     

基于全卷积神经网络的图像去雾算法

针对雾天环境下采集的图像对比度降低，饱和度下降以及色彩偏移问题，提出了一种基于全卷积神经网络的图像去雾算法。首先，提出的三个尺度的全卷积神经网络用来学习雾天图像与介质传输图之间的映射关系，逐步生成精细的介质传输图；其次，通过雾天图像引导滤波优化预测的介质传输图，使得图像边缘信息更加平滑；最后，根据暗原色先验理论估计大气光的值，通过大气散射模型恢复出无雾图像。该方法获得的无雾图像不但未造成图像中有用信息的损失，并且恢复的图像色彩自然。实验结果表明，该去雾算法在自然雾天图像和利用Middlebury Stereo Datasets合成的雾天图像上均优于其他对比算法，恢复的图像具有更好的对比度与清晰度。     

结合Lab空间和单尺度Retinex的自适应图像去雾算法

针对暗通道先验算法在大片天空区域透射率估计过小及景深突变处出现Halo效应的问题，提出一种结合Lab空间和单尺度Retinex的图像去雾算法。将RGB图像转换至Lab空间提取出亮度分量，利用Canny算子对亮度分量提取边缘信息，丰富恢复图像细节；利用单尺度Retinex对非边缘区域进行高斯自适应滤波估计出优化后的亮度分量，获得“伪”去雾图像，得到粗略的透射率；利用交叉双边滤波优化透射率消除Halo效应；最后根据大气散射模型恢复出无雾图像。实验结果表明，该方法恢复出的图像细节明显，整体平滑，且对含大片天空区域的图像也有较好的恢复效果。     

浅海被动水下偏振成像探测方法

针对传统被动水下偏振成像方法忽略水体对光的吸收效应,成像结果中存在严重的色彩失真,且并未深入发掘利用背景散射光中包含的场景信息的问题.提出浅海被动水下偏振成像探测方法,该方法从水体中背景散射光的传输特性出发,分析场景深度信息与散射光的物理关系,建立基于深度信息的水下Lambertian反射模型,实现无色彩畸变的水下目标场景清晰成像探测.实验结果表明,该方法能够提供接近水下目标真实色彩、符合人眼视觉特性的清晰探测结果,提高水下成像探测能力.     

基于线性模型的自适应优化去雾算法

针对线性传输算法中透射率和大气光估计不足问题，提出一种基于线性模型的自适应优化去雾算法。利用边缘信息模型来增强初始透射率图的细节信息，使得复原后图像边缘区域细节更丰富；根据暗通道先验，得到自适应优化透射率，更好地处理包含景深区域图像；采用局部大气光估计方法代替四叉树方法，避免大气光估计不准确问题，并结合物理模型恢复图像。仿真实验在matlab2014中进行，实验结果表明，该算法具有较好的有效性和时效性。     

雾天降质图像的快速复原

针对在雨雾霾天气条件下,大气介质的散射和吸收作用导致光电成像系统接收的图像对比度降低,细节模糊不清及颜色偏移,提出通过快速图像复原来解决此类图像退化问题。基于大气成像光学模型,在暗通道先验的理论基础上,提出了一种基于形态学滤波器的快速估算暗通道图像的方法,并采用参数自适应调整方法来抑制暗通道先验不满足时的大片天空/白墙区域的颜色失真现象。实验结果表明,该算法能够有效快速复原雨雾天气条件下的降质图像,对于600×400大小的图像,其Matlab复原仿真时间仅为0.4 s,复原后的图像主观视觉质量明显提升,其大片天空/白墙区域的颜色失真得到有效抑制。     

多尺度奇异值分解的偏振图像融合去雾算法与实验

针对现有偏振去雾算法鲁棒性不强和图像增强效果有限的问题,提出一种基于多尺度奇异值分解的图像融合去雾算法.首先,利用偏振测量信息的冗余特性,采用最小二乘法,提高了传统偏振图像去雾算法中偏振信息的准确度;然后,从传统偏振图像去雾算法的局限性出发,定性分析了偏振图像融合去雾的可行性,并提出了一种基于多尺度奇异值分解的偏振图像...