一种基于自适应双阈值与暗通道先验的图像去雾方法
【专利摘要】本发明涉及一种图像去雾方法，该方法主要包括：1)按He方法计算出透射图T，并求出原始有雾图像的亮度图L；2)分别对透射图T和亮度图作直方图，得到直方图HistoT与直方图HistoL，并根据HistoT与HistoL计算出透射率上限阈值THHigh与亮度下限阈值THlow；3）然后根据THHigh与THlow对图像天空区域进行分离，分离出图像的天空区域RSky；4)将分离出的RSky中的透射率进行自适应修正，得到更精确的透射图TRefine；5)利用透射图TRefine按He方法对图像去雾。本方法能够解决去雾后图像在天空区域的色偏现象。
【专利说明】一种基于自适应双阈值与暗通道先验的图像去雾方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种图像去雾方法，用于对彩色图像的无色偏去雾，属于数字图像处 理领域。
【背景技术】
[0002] 雾天环境下，由于受到大气中悬浮颗粒的影响，使得成像设备所采集的图像能见 度较低，清晰度不够。因此，雾天降质图像的清晰化处理具有重要的现实意义。目前图像 去雾方法可分为两类：图像增强方法和基于大气散射物理模型的方法。前者只是单一的 提高对比度，未考虑降质退化机理，去雾效果一般。后者基于物理模型，针对雾气的形成原 因，利用先验条件进行逆向还原。最经典的为何凯明博士的暗通道先验去雾方法（以下简 称 He 方法，该文献下载地址：http://research. microsoft. com/en-us/um/people/kahe/ publications/cvpr09. pdf)。基于暗通道先验理论的去雾方法，虽然该方法去雾效果最好， 但暗通道先验理论并不适用于天空区域，因此去雾后的图像在天空区域会出现色偏现象， 极大的影响了图像的视觉主观质量。
【发明内容】
[0003] 针对暗通道先验理论在天空区域失效的情况，本发明提供了一种具有暗通道容差 机制的去雾方法，即一种基于自适应双阈值与暗通道先验的图像去雾方法，其核心思想是： 首先利用自适应双阈值方法识别出图像中的天空部分，然后根据透射率修正公式修正天空 区域的透射率。具体方法流程如图1所示，其包括如下步骤：
[0004] 第一步：获取有雾彩色图像I ;
[0005] 第二步：按He方法计算出透射图T ;
[0006] 第三步：计算出图像I的亮度图L ;
[0007] 第四步：分别计算透射图T与亮度图L的直方图，并记为HistoT与HistoS
[0008] 第五步：根据HistoT利用"自适应双阈值法"计算出透射率上限阈值TH High，THHigh 的具体计算过程如下：
[0009] a)对HistoT均匀划分20等份（例如将[0,0. 05]的透射率的总频次合并至透射 率0. 025的频次上），划分后得到新的透射率直方图Histc^new ;
[0010] b)然后在直方图 Histoh? 中计算出（0· 025,0· 075,0· 125,0· 175,0· 225,0· 275， 0. 325)这几个透射率对应频次的最大值Vmax，并将其对应的透射率记为?\ ;
[0011] C)在透射率（1\，?\+0. 05，···，0. 4)计算出对应频次的最小值Vmin，并将其对应的 透射率记为T2 ;
[0012] d)由直方图HistoT_new读出透射率Τ2_0. 05与Τ2+0. 05对应的频次，分别记为V1与 V2 ；
[0013] e)计算纥浐、^^三者数值大小之间的相关差异，公式如式⑴所示
[0014]
【权利要求】
1. 一种基于自适应双阈值与暗通道先验的图像去雾方法，其特征在于，包括以下步 骤： 第一步：获取有雾彩色图像I; 第二步：按He方法计算出透射图T ; 第三步：计算出图像I的亮度图L ; 第四步：分别计算透射图T与亮度图L的直方图，并记为HistoT与HistoS 第五步：根据HistoT利用"自适应双阈值法"计算出透射率上限阈值THmgh，TH High的具 体计算过程如下： a) 对把^(/均匀划分20等份，可以将[0,0.05]的透射率的总频次合并至透射率 0. 025的频次上，划分后得到新的透射率直方图HistoT? ; b) 然后在直方图 Histc^·中计算出（0· 025,0· 075,0· 125,0· 175,0· 225,0· 275， 0. 325)这几个透射率对应频次的最大值Vmax，并将其对应的透射率记为?\ ; c) 在透射率（1\，1\+0.05，一,0.4)计算出对应频次的最小值Vmin，并将其对应的透射 率记为T 2 ; d) 由直方图HistW读出透射率Τ2-0. 05与Τ2+0. 05对应的频次，分别记为V1与V2 ; e) 计算V^V2、^^三者数值大小之间的相关差异，公式如式（1)所示：
(1) f) 透射率上限阈值THHigh计算公式如式（2)所示：
(2) 第六步：根据亮度直方图Histo1利用"自适应双阈值法"计算出亮度下限阈值TH1?， TH1?具体计算过程如下： a) 对亮度直方图Histo1均匀划分20等份，划分后得到新的亮度直方图Histc^new ; b) 然后在直方图 HistoT? 中计算出（0.675X255,0. 725X255,0. 775X255， 0. 825X255,0. 875X255,0. 925X255,0. 975X255)这几个亮度对应频次的最大值 F1^，并 将其对应的亮度记为U; c) 在亮度（0. 6 X 255，…，LfO. 05 X 255, LJ计算出对应频次的最小值Fmin，并将其对 应的亮度记为L2 ; d) 由直方图HistoL_new读出亮度L2-0. 05X255与L2+0. 05X255对应的频次，分别记为 F1 与 F2 ; e) 计算F^F^F1^三者数值大小之间的相关差异，公式如式（3)所示：
(3) f) 亮度下限阈值THlw计算公式如式（4)所示：
(4) 第七步：设置天空区域判定条件为T(X，y)〈THHighnL( X，y)>THk'(X，y)为图像像素位 置索引。对于满足上述条件的区域设定为天空区域RSky ; 第八步：对天空区域Rsky中的透射率按公式（5)修正，其中K为调节因子，一般取1-2 ;
(5) 第九步：利用修正后的透射率Tsk〃efine按He方法进行图像去雾。
【文档编号】G06T5/40GK104299195SQ201410525513
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】张登银, 鞠铭烨 申请人:南京邮电大学