基于梯度通道和优化透射率的水下图像复原

由于水对光的吸收和散射作用,水下图像通常存在颜色失真、对比度低等问题。为了恢复图像的颜色和清晰度,本文提出一种基于梯度通道和优化透射率的水下图像复原算法。首先根据图像背景区域的纹理特征和颜色特征,使用梯度通道结合红通道估计背景光,然后依据信息损失最小和对比度最大的优化原则估计红通道透射率图,再利用水体固有的光学特性,计算蓝、绿通道的透射率图,最后通过逆求解成像模型复原水下图像。实验结果表明,与现有算法相比,所提算法在恢复图像对比度和真实颜色上有一定优势。     

基于深度图的水下图像复原

水下图像深度图估计的准确性影响复原后的图像质量,为得到更加准确的深度图,提出了一种基于衰减通道结合亮度图的深度图求解算法,并利用该深度图复原水下图像.首先,根据图像像素值与场景深度的关系估计水下图像的深度图,并使用图像的亮度图对深度图进行修正和细化;然后,利用深度图计算图像的大气光值和透射率图;最后,通过逆求解水下成像模型复原退化的图像.实验证明:与现有算法相比,利用该深度图得到的模型参数更加准确,复原后的图像不仅拥有更好的对比度,而且能保持自然真实的颜色.     

基于暗通道的图像去雾改进算法

针对传统暗通道去雾算法对有雾图像处理后存在的颜色偏差问题和在天空区域与非天空区域上去雾的 效果存在较大差异的问题，提出一种基于暗通道的图像去雾改进算法。该算法在大气光值与透射率值的计算上 进行了相应的改进，首先通过暗通道相关的概念及其原理的计算得到原始输入图像的暗通道图，通过计算的最 优阈值将原始图像分为天空区域和非天空区域两部分，然后在两部分不同的区域上分别使用不同的方法得到大 气光值的估计值并且计算出透射率的值，再将得到的初始去雾图像通过导向滤波对得到的图像进行去噪，最后 得到清晰的去雾图像。实验结果显示：本算法更能有效地展示图像的真实情况，避免其他环境因素的干扰，具 有一定的优越性。     

一种基于自适应大气光和加权引导滤波的夜间图像去雾算法

夜间图像去雾对于夜间场景下无人驾驶、交通安防等有重要的工程应用价值。针对暗通道先验算法在夜间雾天场景下的失效问题,提出一种基于自适应大气光和加权引导滤波的夜间图像去雾算法。该算法首先基于图像亮度和饱和度联合求取信道图,并将信道图作为引导图对原图像进行引导滤波得到大气光分布图,为解决暗通道先验在图像亮区域的失效问题,引入亮通道先验矫正亮区域的透射率,为优化亮、暗通道透射率的融合,建立一种基于分段伽马矫正的融合权值计算方法,用于亮区域透射率的权值计算,并利用该透射权值加权得到图像的初始透射率;然后利用加权聚合引导滤波代替引导滤波细化初始透射率,通过基于相似度为滤波中心像素的邻域像素赋予权值,并在滤波聚合阶段采用加权聚合代替均值聚合,解决引导滤波弱化细小纹理而引起的边缘模糊问题;最后将复原图像转换到HSV空间,对亮度分量V进行均衡化调整,并对均衡化前后的图像进行线性加权获得最终复原结果。实验结果表明,所提算法大气光分布图估值合理,可有效反映夜间多光源场景下的大气光分布情况,图像亮、暗区域透射率计算准确,复原图像去雾彻底、纹理清晰,与经典算法对比显示,复原结果的峰值信噪比、信息熵、平均梯度和方差的最大提升幅度分别为49.4%、18.3%、172.3%、115%,综合指标优于所对比的算法。     

改进的海雾图像去除方法

针对传统去雾处理复原得到的图像清晰度和对比度较低、整体颜色偏暗的问题,提出了一种改进的图像去雾方法,应用于海上含雾图像处理中。首先,获取含雾图像的暗通道及最小值图像,将含雾图像转换到HSV颜色空间计算各个像素点的颜色衰减率,对其按降序排序取前10%中的最小值作为亮暗部分界阈值,据此计算出HSV暗部图像区域(I_(HSV_dark))。通过引入变差函数来判断像素点是否来自于高亮区域,并获得基于变差函数的变差暗部图像区域(I_(VAM_dark))。对两个暗部图像区域做并运算,得到用于估计暗区域大气环境光值的暗部图像I_(dark)。将像素值进行递减排序,选取前1‰的像素点所对应雾化降质图像像素点集合的平均值作为A_(dark)的值。其次,提出一种基于多级权重相对总变差模型的去纹理方法,对最小值图进行滤波作为粗估计的透射率图,并使用透射率函数对其进行调整,弱化亮部图像的去雾,增强暗部图像的去雾。最后,提出一种最小方差中值引导滤波算法对调整后的透射率进行优化,根据雾天图像降质模型得到复原后的清晰图像。实验结果表明,提出的算法与基于暗通道先验理论以及融合变差函数和形态学滤波的去雾算法相比,获得的复原图像信息熵、平均梯度、对比度及雾霾浓度评价指标(FADE)等指标均有显著提升,更加清晰。     

基于暗原色先验的Retinex去雾算法

针对雾天图像去雾问题,提出了一种基于暗通道先验理论的Retinex算法。首先利用引导滤波估计图像透射率优化暗通道先验算法,获取初步去雾图像并对去雾图像进行空间转换;在转换后的HIS空间中建立高斯尺度参数与透射率的指数关系,重新构造高斯滤波核并根据MSR算法对近处景物做大尺度变换以增强颜色保真性,对远处景物做小尺度变换以增强图像细节显示,实现根据景深大小完成自适应MSR算法以优化图像亮度分量I;对饱和度分量S进行自适应线性拉伸以优化图像色彩,最后由HIS空间重新转换为RGB空间得到最终增强图像。实验表明:与几种典型的图像去雾算法相比,经基于暗通道先验理论的Retinex算法处理后的图像清晰度和对比度提升明显,同时获得很好的图像色彩层次感。     

基于融合逆透射率图的水下图像增强算法

针对水下图像质量退化严重的问题，提出一种端到端的基于融合逆透射率图的水下图像增强算法.将原始RGB图像和基于传统方法得到的逆透射率图分别输入到双流卷积神经网络的2个编码器中；通过跨模态特征融合模块使得2种图像信息充分融合互补，让网络更好地学习到水下光学成像的特点；通过特征增强模块，增强特征的表达能力；通过残差解码模块连接解码器和编码器，以补充和丰富RGB特征.通过逆透射率图的水下图像增强算法以及跨模态跨尺度的信息融合，由粗到细地进行逐级处理，最终输出增强后的RGB图像.实验结果表明，所提算法能够有效地提升水下图像视觉质量.综合主观评价和客观评价，所提算法优于所对比的白平衡WB、直方图均衡化HE、Water-Net、UGAN、UWCNN、Ucolor 6种算法.     

明亮区域的暗原色先验算法

针对暗原色先验算法在处理含有大面积明亮区域的有雾图像时,复原图像会产生严重色彩偏移的不足,提出了一种基于像素点的透射率修正方案.在分析暗原色先验去雾原理以及复原图像色彩偏移成因的基础上,对去雾模型进行推导,使用暗通道亮度与大气光数值接近度及像素通道间数值接近度作为明亮区域判定机制,得出更具普适性的透射率求取方法.明亮区域采用容差机制纠正错误估计的透射率,非明亮区域仍采用原透射率求取方式,并首次将改进算法应用到雪天模糊图像清晰化中.实验结果表明,改进算法使去雾图像清晰自然,可有效修正色彩失真.     

融入注意力机制的弱监督水下图像增强算法

基于监督学习的水下图像增强算法中所需成对训练样本获得困难,为此提出一种融入注意力机制的弱监督水下图像增强算法. 根据不同波长的光在水中传播时衰减程度不同的物理特性,计算红通道衰减图,并将依赖红通道衰减图引导的注意力模块融入生成网络,提高生成网络修正水下图像色偏的性能;设计对抗损失函数和结构相似性损失函数相结合的多项联合损失函数,在修正水下图像色偏的同时保留更多图像细节;在全局和局部两个尺度下优化提出的弱监督水下图像增强网络模型. 实验结果表明,所提算法在主观视觉质量和客观评价指标上都优于比较算法,可以有效地提高水下图像清晰度.     

基于双容差机制的快速暗原色理论雾天图像增强算法

针对经典暗原色理论算法在处理雾天图像时出现的色调和亮度失真问题,提出了一种基于双容差机制的快速暗原色理论雾天图像增强算法.该算法首先通过容差机制分割图像,并根据阈值判断图像的明亮和非明亮区; 然后引入改进的高斯平滑滤波对透射率图像进行平滑处理,以此优化透射率图像; 最后通过引入容差机制对透射率图像进行修正,以此得到更加清晰的图像.将本文方法与经典的暗原色算法进行对比表明,本文方法在亮度、颜色保真度和时间效率上均优于暗原色算法,因此本文方法可为雾天图像的处理提供参考.     

结合天空分割和超像素级暗通道的图像去雾算法

为了提升去雾图像质量,提出了一种基于天空分割和超像素级暗通道的单幅图像去雾方法。首先提出一种简单有效的多阈值天空分割方法,可将图像划分为天空区域和非天空区域;其次,根据天空区域估计大气光值;然后分别估计两类区域的透射率,对天空区域利用该区域无雾和有雾时暗通道值间的线性关系直接估计其透射率,对非天空区域则通过计算超像素级暗通道值来估计透射率;最后根据大气散射模型恢复无雾图像。实验结果表明,与现有方法相比,本文方法能更准确地分割天空且阈值自适应性强,大气光和透射率估计也更准确高效。采用本文方法得到的去雾图像具有对比度高、颜色自然、细节清晰等优点。     

基于稀疏表达和暗通道的图像去雾霾算法

目前,雾霾所引起的图像模糊问题,主流的算法主要都侧重于处理雾气,对于霾没有相关的处理.针对此缺陷,提出了一种联合K-SVD(K-singular value decomposition)稀疏算法和暗通道先验算法的全新算法,来克服雾霾引起的图像模糊问题.图像的处理主要分两个步骤:第一步是运用KSVD稀疏算法去除图像中的霾恢复出只含雾气的图像,第二步通过经典的暗通道算法去除图像上的层层雾气.计算机仿真结果表明,该方法对于图像的处理结果要优于FVR(Fast visiblity restoration)算法,暗通道先验算法和直方图均衡化算法.     

一种自适应暗通道先验去雾算法

基于暗通道先验的图像去雾算法是一种简单有效的图像去雾算法,但该算法在处理较高分辨率的图像时,时间复杂度较高,复原后的图像亮度偏低,且在处理具有大面积白色明亮区域图像时存在色彩失真的问题。针对这些问题,本文提出了改进的自适应暗通道先验去雾算法,新算法引入自适应的指导滤波法代替原算法中的软抠图法,提高算法的计算效率的同时获得最优滤波窗口半径。同时,新算法还通过改进透射率图估计方法,弱化对明亮区域的去雾处理,避免过增强,并调整图像亮度,优化去雾结果。通过合成雾图和真实场景雾图实验验证了新算法的有效性。合成雾图实验中采用全参考评价方式,在清晰的无雾场景上模拟雾的形成,计算加雾前与使用不同算法去雾后图像的绝对差值进行比较。真实场景雾图实验中,采用基于人类视觉感知的CNC(Contrast-naturalness-colorfulness)综合评价体系,计算同一雾图在不同算法去雾后图像的CNC指数。实验结果表明,在相同图像分辨率条件下,本文提出的自适应算法不仅去雾后图像视觉效果更加理想,而且处理时间大为减少。     

自适应暗通道先验去雾算法

基于暗通道先验的图像去雾算法是一种简单有效的图像去雾算法,但该算法在处理较高分辨率的图像时,时间复杂度较高,复原后的图像亮度偏低,且在处理具有大面积白色明亮区域图像时存在色彩失真的问题。针对这些问题,本文提出改进的自适应暗通道先验去雾算法,新算法引入自适应的指导滤波法代替原算法中的软抠图法,提高算法的计算效率的同时获得最优滤波窗口半径。同时,新算法还通过改进透射率图估计方法,弱化对明亮区域的去雾处理,避免过增强,并调整图像亮度,优化去雾结果。通过合成雾图和真实场景雾图实验验证了新算法的有效性。合成雾图实验中采用全参考评价方式,在清晰的无雾场景上模拟雾的形成,计算加雾前与使用不同算法去雾后图像的绝对差值进行比较。真实场景雾图实验中,采用基于人类视觉感知的CNC(contrast-naturalness-colorfulness)综合评价体系,计算同一雾图在不同算法去雾后图像的CNC指数。实验结果表明,在相同图像分辨率条件下,本文提出的自适应算法不仅去雾后图像视觉效果更加理想,而且处理时间大为减少。     

采用改进暗通道先验算法的高速公路能见度检测

为提升高速公路雾天能见度检测精度,考虑大气透光强度、透射率、大气消光系数和图像中某点到摄影机的实际距离,通过能见度检测原理改进现有的暗通道先验算法。首先结合矩形区域测距和实际场景物体大小来解决高速公路二维场景到三维场景重构的问题,并利用K-means聚类的方法,并找出聚类后的视频图像中分界线的最小景深点,结合所构建的测距模型得到该点到摄像机的实际距离。其次通过发现传统暗通道先验理论在求取大气透光强度方面的不足,提出了基于图像分割的局部熵法来求取大气透光强度,再利用暗通道先验理论求出透射率,然后由能见度检测原理计算出能见度。最后,根据日兰高速公路K113+000处雾天下的视频图像,对改进暗通道先验算法与传统暗通道先验算法进行实验对比,并以能见度检测仪的检测结果为参照。结果表明：当实际能见度为100 m左右时,改进算法检测的平均相对误差(MRE)为6.25%,比传统算法减小了2.38%;当实际能见度为150 m左右时,改进算法检测的MRE为6.17%,比传统算法减小了3.06%;当实际能见度为200 m左右时,改进算法检测的MRE为5.71%,比传统算法的减小了3.41%。随着光照强度的增...     

水下视频图像清晰化方法

针对一般水下视频图像清晰化方法使图像失真、噪声放大以及视频播放中相邻帧出现闪烁跳跃等现象,提出了基于颜色空间的单幅水下图像清晰化方法和基于时空信息融合的水下视频清晰化方法。在研究单幅水下图像清晰化过程中,修正了传统方法中透射率估计偏大的现象,并采用暗通道先验与颜色饱和度相结合的方式对背景光进行修正。针对视频播放中相邻帧出现闪烁跳跃现象,将时间、空间信息融合,通过插值和取平均的方式估计出更稳定的透射率。实验结果表明:本文方法在对水下视频图像清晰化处理方面效果良好,同时视频的连续性和平滑性也得到了较好的处理。     

基于散射模型的水下浑浊图像增强方法

由于水对光的选择性吸收和光的散射作用,水下图像存在色偏和雾化等现象,传统的去雾方法用于水下图像时效果欠佳。本文以散射模型为基础,提出了一种水下图像增强方法。基于局部区块熵分析估计背景光,权衡清晰度与图像逼真度设计了寻优透射率的代价函数,通过改进的加权最小二乘保边滤波算法细化透射率,设计了自适应调节因子对图像增强公式进行修正。实验结果表明:该算法能有效地去除水下图像的浑浊,提高图像的整体清晰度,验证了所提出算法工程有效性。     

利用分割中值滤波和透射率补偿的图像去雾

为了增强雾天退化图像的质量,提出基于分割中值滤波和自适应透射率补偿的单幅图像去雾方法．首先提出分割中值滤波策略,通过对“暗通道先验+引导滤波”去雾方法估计的透射率进行滤波,去除其中不必要的纹理细节,同时保留深度突变的边缘信息;然后提出自适应透射率补偿方法,无须进行天空分割,而通过构造补偿函数对透射率进行提升,以校正明亮区域的色彩失真;同时给出简单有效的函数参数自动确定方法,提高了算法的适应性．由实验结果可以看出,该方法通过精确估计透射率,有效地增强了去雾图像的对比度,改善了天空区域的颜色失真．同时该方法适应性较强,对包含和不包含天空的图像,都可得到更为清晰的去雾结果．     

基于引导滤波和暗原色先验理论透射率估值的视频去雾算法

针对雾天条件下户外采集的图像严重退化问题,解决传统的暗原色先验理论算法出现的边缘残雾、天空区域去雾效果欠佳、实时性差和鲁棒性差等问题,提出去雾效果显著的实时视频去雾算法.对大气光散射模型进行改进,以引导滤波后的灰度图作为大气光估计图;利用四叉树法和暗原色先验理论（DCP）在暗原色图中寻找浓雾区域,求得透射率估计值;利用改进的大气光散射模型复原图像.通过大量实验表明,复原出的图像去雾效果彻底,色彩鲜艳亮丽,天空区域不会出现彩色失真,景深变化大的地方不会出现白边现象,对于不同浓度的雾都有着较好的去雾效果,处理速度快且稳定,适合于实时视频去雾.     

基于新的中值引导滤波的交通视频去雾算法

针对现有改进双边滤波算法处理雾霾天气下交通图像过程中边缘保持效果不理想且容易出现噪声斑块的问题,提出了一种基于新的中值引导滤波的去雾算法。首先,在快速引导滤波基础上改进,利用引导图像在滤波窗口的中值重新定义以像素k为中心的窗口系数ak和bk,并应用在对滤波框内临近像素点上,避免了对引导图像和滤波图像求方差和协方差,进一步提升计算速度。去雾阶段则将含雾图像转化到RGB颜色空间,获取暗通道值、大气光值以及粗透射率,利用中值引导滤波算法对粗透射率进行优化,得到透射率的精确值,根据模型方程反向求解获得去雾图像。实验结果证明,与传统方法相比,新算法去雾效果强化了对边缘的检测和保持能力,更好保持了图像细节。同时,运算效率较同类算法提升较大,实时性较高,可用于交通视频处理。