[发明专利]一种基于暗原色先验与同态滤波的矿井雾尘图像增强方法

权利要求书

1.一种基于暗原色先验与同态滤波的矿井雾尘图像增强方法，其特征在于，所述的图像增强方法是基于暗原色先验与同态滤波相结合的方法，步骤如下：

(1)求出煤矿井下雾尘图像的暗原色图；

(2)在煤矿井下环境中，根据所述暗原色图的暗原色值来计算大气光估计值；

(3)由暗原色图求出图像的粗略透射率；

(4)利用雾尘图像还原公式获得去雾尘图像；

(5)对除雾尘后的图像采用改进的同态滤波方案进行处理，得到最终图像。

2.根据权利1所述的一种基于暗原色先验与同态滤波的矿井雾尘图像增强方法，其特征在于：所述步骤(1)中求出煤矿井下雾尘图像的暗原色图的方法为：

对于一幅雾尘图像J，描述其暗原色表达式为:

式中j_dark(x，y)表示图像的暗原色值,c表示像素点三个颜色通道，Ω(x，y)表示以x为中心的局部区域，J_c(i,j)表示单个颜色通道的暗原色值。

3.根据权利1所述的一种基于暗原色先验与同态滤波的矿井雾尘图像增强方法，其特征在于：所述步骤(2)中在煤矿井下环境中，计算大气光估计值的方法为：

首先在暗原色图里找到暗原色值最大的0.1％的像素点，接着在这些像素点中搜索亮度值最大的点，将该亮度值最大的点的邻域内的平均像素值作为大气光估计值A_c。

4.根据权利1所述的一种基于暗原色先验与同态滤波的矿井雾尘图像增强方法，其特征在于：所述步骤(3)中由暗原色图求出图像的粗略透射率的公式为：

式中的表示粗略透射率，c表示像素点三个颜色通道，I_c表示雾尘图像的灰度值，A_c表示大气光估计值。

5.根据权利1所述的一种基于暗原色先验与同态滤波的矿井雾尘图像增强方法，其特征在于：所述步骤(4)中利用雾尘图像还原公式获得去雾尘图像公式为：

J(x,y)＝[I(x,y)-A_c]/max(t(x,y),0.1)+A_c

式中J(x,y)表示除雾后的无雾图像，I(x,y)表示待去雾图像，A_c为计算得出大气光估计，t(x,y)为最优化后的透射率。

6.根据权利1所述的一种基于暗原色先验与同态滤波的矿井雾尘图像增强方法，其特征在于：所述步骤(5)中对除雾尘后的图像采用改进的同态滤波的方案进行处理得到最终图像方法为：

(1)在照度反射光照模型中，将图像表示为照射分量与反射分量的乘积形式：

f(x，y)＝i(x，y)r(x，y)

式中f(x,y)表示输入图像；i(x,y)为照射分量，r(x,y)为反射分量；

(2)对步骤(1)中的公式两边取对数，将乘积运算转换为和运算，即:

lnf(x，y)＝lni(x，y)+lnr(x，y)

(3)再对步骤(2)中的公式进行快速傅里叶变换，得到频域的表达式：

F(u，v)＝I(x，y)+R(x，y)

式中I(x,y)和R(x,y)分别是lni(x,y)和lnr(x,y)的傅里叶变换，F(u,v)表示傅里叶变换后的输入图像；

(4)用改进的同态滤波函数H(u，v)对步骤(3)进行处理，进而得到式：

H(u，v)F(u，v)＝H(u，v)I(x，y)+H(u，v)R(x，y)

式中H(u,v)表示同态滤波函数；

(5)再对步骤(4)进行快速傅里叶逆变换，将函数转换到空间域，得到公式：

h_f(x，y)＝h_i(x，y)+h_r(x，y)

式中h_f(x,y)表示傅里叶逆变换后的图像；h_i(x,y)表示傅里叶逆变换后的照射分量；h_r(x,y)表示傅里叶逆变换后的反射分量；

(6)对步骤(5)中的公式两边取指数，得到同态滤波后的图像如式：

式中g(x,y)表示输出图像。

7.根据权利6所述的一种基于暗原色先验与同态滤波的矿井雾尘图像增强方法，其特征在于：改进的同态滤波函数H(u，v)公式为：

H(u，v)＝1-a_L/(1+m(D(u，v)/D_o1)²ⁿ)+a_H/(1+m(D_o2/D(u，v)))²ⁿ

式中a_H和a_L分别表示高频成分增加的倍数和低频成分减少的倍数；常数m用于调节函数形状，m>0；D(u,v)为频域范围内任意点到原点的距离；D_O1为低频分量抑制半径,D_O2为高频分量增强半径；n为滤波器阶数。