[发明专利]基于亮度对比度增强和饱和度补偿的快速图像去雾方法

权利要求书

1.一种基于亮度对比度增强和饱和度补偿的快速图像去雾方法，其特征在于：

1)基于偏色检测的白平衡预处理

步骤一：将有雾彩色图像I从RGB色彩空间转换到Lab色彩空间，获得亮度通道L、色彩通道a和b；

步骤二：基于颜色畸变因子对图像I进行偏色检测；

图像I的平均色度通过下式计算：

其中：M_a和M_b分别表示色彩通道a和b的均值，M表示图像I的平均色度；M_a和M_b分别通过下式计算：

其中：x代表图像I中的一个像素，N表示图像I的像素总数，a(x)和b(x)分别表示像素x在色彩通道a和b中的值，M_a和M_b分别表示色彩通道a和b的均值；

图像I的中心偏离程度通过下式计算：

其中：V_a和V_b分别表示色彩通道a和b的中心偏离程度，V表示图像I的中心偏离程度；V_a和V_b分别通过下式计算：

其中：x代表图像I中的一个像素，N表示图像I的像素总数，a(x)和b(x)分别表示像素x在色彩通道a和b中的值，M_a和M_b分别表示色彩通道a和b的均值，V_a和V_b分别表示色彩通道a和b的中心偏离程度；

衡量图像偏色程度的颜色畸变因子K如下：

其中：M为图像I的平均色度，V表示图像I的中心偏离程度，K为颜色畸变因子；对于K＞1的图像，认为该图像偏色；

步骤三：对于判断为偏色的图像I，利用基于完美反射的白平衡方法对偏色图像进行白平衡处理，输出无偏色的有雾图像I′；如果判断图像I无偏色，则I′＝I；

2)基于亮度通道的对比度增强

步骤一：将图像I′从RGB色彩空间转换到Lab色彩空间，获得亮度通道L′、色彩通道a′和b′；

步骤二：计算大气光值A；

暗通道dc通过下式计算：

其中：x代表图像I′中的一个像素，Ω(x)表示(2*r+1)*(2*r+1)大小的块内所有像素的集合，窗口半径r＝round(0.02*min(h,w))，其中，h和w分别表示图像I′的高和宽，min()表示求最小值的函数，round()表示四舍五入取整函数；y表示Ω(x)中的一个像素，L′(y)表示像素y的亮度通道值，dc(x)表示像素x的暗通道值；

将图像I′的全部像素按照暗通道dc的值从大到小排序，获得前0.1％的像素并求得对应像素L′的平均值,即大气光值A；

步骤三：计算初始透射率t；

初始透射率t通过下式计算：

其中：x代表图像I′中的一个像素，Ω(x)表示(2*r+1)*(2*r+1)大小的块内所有像素的集合，窗口半径r＝round(0.02*min(h,w))，其中，h和w分别表示图像I′的高和宽，min()表示求最小值的函数，round()表示四舍五入取整函数；y表示Ω(x)中的一个像素，L′(y)表示像素y的亮度通道值，A表示大气光值，t(x)表示像素x的初始透射率值；

步骤四：使用零范数梯度最小化的图像平滑方法对图像I′的亮度通道L′进行纹理滤波处理，滤波系数设置为0.01，获得了消除纹理的亮度通道L⁰；以L⁰作为引导图，采用导向滤波对初始透射率t进行精细化操作，其中滤波半径设置为64，滤波系数设置为0.001；输出导向滤波后的透射率t′；

步骤五：通过大气散射模型获得对比度增强的亮度通道：

L′(x)＝L^r(x)t′(x)+A(1-t′(x))

其中：x代表图像I′中的一个像素，L′(x)表示像素x的亮度通道值，A表示大气光值，t′(x)表示像素x导向滤波后的透射率值，L^r(x)表示像素x对比度增强后的亮度通道值；

步骤六：通过对比度增强后的亮度通道L^r、色彩通道a′和b′，将图像从Lab色彩空间转换到RGB色彩空间，获得了初始去雾图像I^r；

3)基于大气散射模型的饱和度补偿

步骤一：将I^r从RGB色彩空间转换到HSV色彩空间，获得了色调通道H^r、饱和度通道S^r和明度通道V^r；

步骤二：通过下式补偿图像饱和度：

其中：x代表图像I′中的一个像素，S^r(x)表示像素x补偿前的饱和度通道值，S′(x)表示像素x补偿后的饱和度通道值；μ(x)表示像素x的饱和度增强因子，其表示为：

其中：x代表图像I′中的一个像素，I′(x)表示像素x在图像I′中的值,c表示R、G、B三个通道，A表示大气光值，t′(x)表示导向滤波后像素x的透射率值，max()表示求最大值的函数，μ(x)表示像素x的饱和度增强因子；

对溢出的饱和度进行截断：

其中：x代表图像I′中的一个像素，S′(x)表示像素x补偿后的饱和度通道值，S″(x)表示像素x截断后的饱和度通道值；

步骤三：通过截断后的饱和度通道S″、色调通道H^r和明度通道V^r，将图像从HSV色彩空间转换到RGB色彩空间，获得了最终的去雾图像I^free。