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霧霾天氣圖像觀測(cè)信息優(yōu)化仿真論文
摘要：霧天條件下的大氣散射使圖像中的特征提取變得困難，進(jìn)而導(dǎo)致以特征提取為基礎(chǔ)的機(jī)器視覺系統(tǒng)的失效。針對(duì)暗原色先驗(yàn)算法去霧之后圖像整體偏暗以及同態(tài)濾波算法去霧后能夠還原原始圖像面貌等特點(diǎn)，提出了將兩者相融合的圖像去霧算法。首先，使用暗原色先驗(yàn)算法對(duì)圖像進(jìn)行初步去霧處理；然后，采用同態(tài)濾波算法消除圖像整體偏暗問題；最后，通過Matlab軟件對(duì)融合之后算法有效性進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：融合之后的算法不僅能夠有效提高圖像的對(duì)比度還能夠突出圖像的細(xì)節(jié)，具有較高的精確性和應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：特征提取；大氣散射；暗原色先驗(yàn)；同態(tài)濾波
中圖分類號(hào)：TP391.9；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044（2017）25-0253-02
1概述
在霧霾天氣下，因?yàn)榭諝庵写嬖谥罅快F氣與氣溶膠，使得圖像采集設(shè)備采集圖像時(shí)受到外界因素的干擾，所以采集到的圖像具有低對(duì)比度、顏色失真并且圖像模糊不清等特點(diǎn)。霧天圖像的降質(zhì)，它從某方面直接對(duì)圖像中有用的信息提取帶來困難，進(jìn)而間接導(dǎo)致了以提取圖像中有用特征為基礎(chǔ)的視覺應(yīng)用系統(tǒng)失常。因此，圖像去霧技術(shù)一直是圖像與視覺領(lǐng)域里面國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重要課題。
暗原色先驗(yàn)算法去霧的效果非常明顯，但是缺點(diǎn)就是圖像整體偏暗、細(xì)節(jié)沒有突出。同態(tài)濾波算法能夠解決光照不平衡所產(chǎn)生的黑斑暗影問題以及還原圖像本來面貌。針對(duì)暗原色去霧之后圖像偏暗的缺點(diǎn)，結(jié)合同態(tài)濾波去霧的優(yōu)點(diǎn)，本文提出了將兩者相融合的圖像去霧算法。
2暗原色先驗(yàn)原理與模型參數(shù)估計(jì)
2.1暗原色先驗(yàn)原理
2.2模型參數(shù)估計(jì)
參數(shù)A估計(jì)：在算法的實(shí)現(xiàn)過程中通常對(duì)暗原色圖像亮度從大到小進(jìn)行排序，找出最大的前0.1%的像素點(diǎn)，然后取其最大亮度的像素點(diǎn)作為參數(shù)A的估計(jì)值。
同態(tài)濾波算法能夠消除原圖像上光照不均勻產(chǎn)生的問題，增強(qiáng)圖像中暗區(qū)域的細(xì)節(jié)，同時(shí)又不會(huì)損失原圖像中的明亮區(qū)域的亮度信息[4]。該算法不僅適用于彩色圖像還適用于灰度圖像，它是以圖像的照明反射模型作為基礎(chǔ)的一種綜合類型的圖像增強(qiáng)技術(shù)。
3融合算法
綜合暗原色先驗(yàn)算法與同態(tài)濾波算法，本文融合算法的描述過程如下：
1）將有霧的圖像分割成若干個(gè)大小的區(qū)域塊，計(jì)算每個(gè)區(qū)域塊的暗通道值，然后得出原有霧圖像的暗原色圖像；
2）估計(jì)大氣光值A(chǔ)與透射率t；
3）根據(jù)2）估計(jì)的值，依據(jù)相應(yīng)公式復(fù)原去霧之后的圖像；
4）用同態(tài)濾波算法對(duì)3）得到的圖像處理，增強(qiáng)亮度與對(duì)比度。
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
為了對(duì)融合之后去霧算法的效果進(jìn)行驗(yàn)證，將其與暗原色先驗(yàn)算法、文獻(xiàn)[5]中的方法進(jìn)行對(duì)比分析。直觀上來看，圖2比圖1在對(duì)比度、亮度、層次感這三個(gè)方面有所提高；圖3所用的算法處理之后的效果比圖1效果好點(diǎn)。另外，為了客觀評(píng)價(jià)圖像效果，本文主要選擇MSE、PSNR、平均梯度、熵值指標(biāo)來評(píng)價(jià)圖片的質(zhì)量。表1中暗去霧、禹去霧、融去霧分別代表暗原色先驗(yàn)去霧、禹晶方法去霧、融合去霧。通過表1各項(xiàng)指標(biāo)的分析，可以看出融合之后的算法處理效果好。
5結(jié)論
近年來，環(huán)境污染是越來越嚴(yán)重，各大城市相繼上演霧霾大戰(zhàn)。圖像去霧技術(shù)一直是近年來研究的熱點(diǎn)，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外取得了顯著的成果。本文分析了對(duì)暗原色先驗(yàn)以及同態(tài)濾波算法及其優(yōu)缺點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)提出了融合算法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明具有較好的效果。但是，融合算法存在參數(shù)難以確定的問題，今后的研究工作將注重對(duì)參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。
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