[发明专利]基于深度先验的模拟雾图生成方法

摘要

本发明公开了一种基于深度先验的模拟雾图生成方法，主要解决现有技术模拟加雾方法没有合理结合深度信息的问题，其技术方案是：1)分离无雾图像中的天空区域，得到初始天空区域；2)基于边缘检测对初始天空区域进行修正；3)利用修正后的天空区域和非天空区域的位置关系构造无雾图像的深度图，并计算每一点的透射率；4)利用深度图和透射率建立无雾图像人工加雾后的模拟有雾图像。本发明具有图像天空区域分割准确，加雾过程符合自然规律、真实可信的优点，可用于对室外远距离场景拍摄的无雾图像构造深度图，评价去雾效果、检测设备的性能和去雾网络模型训练。

主权项

1.一种基于深度先验的模拟雾图生成方法，包括以下步骤：(1)分离无雾图像中的天空区域，得到初始天空区域：(1a)读入无雾图像，得到无雾图像的彩色图像矩阵，将彩色图像三通道矩阵像素值中的第一通道矩阵、第二通道矩阵、第三通道矩阵分别定义为红，绿，蓝，即R、G、B三个矩阵，从彩色图像矩阵中选取图像的前N行作为局部天空区域，用Ω1表示；(1b)利用局部天空区域的像素值，计算天空区域的第一阈值t1和第二阈值t2；(1c)按照下式，从无雾图像中选取同时满足以下三个公式的像素点为初始天空区域：其中，C表示图像的通道，C∈{R,G,B}，Ω是无雾图像整幅图的区域，表示无雾图像的第C个图像通道中第i行第j列的像素值；(2)判断初始天空区域是否需要修正：(2a)将初始天空区域转换为灰度图像；(2b)设置a为初始天空区域出现不连通现象的列数，初始a置0，从第一列开始判断初始天空区域的灰度图像是否出现不连通现象，若是，则计数标志a加1，否则，a值不变；(2c)按照下式，计算比例系数T：其中，w为原始无雾图像的列数；(2d)设置t3为初始天空区域的第三阈值，将比例系数T与t3进行对比，如果T大于t3，则执行步骤(3)，否则，直接执行步骤(4)；(3)修正初始天空区域：(3a)利用Canny算子，获得初始天空区域的二值化边缘图像；(3b)将边缘图像中每一列的第一个边缘点保存下来，构成初始天空边缘线；(3c)对初始天空边缘线逐点更新，得到优化后的天空边缘线；(3d)将优化后的天空边缘线以上的区域设置为修正后的天空区域；(4)构造无雾图像的深度图：(4a)用Ω2表示得到的天空区域，对天空区域矩阵中像素点的值赋予相应的图像比特类型的最大值，即对于8比特类型的图像，赋值为255；(4b)用Ω3表示非天空区域，通过下式给非天空区域中每一个像素点赋值：其中d_m,n表示非天空区域中第m行第n列像素点的值，(m,n)∈Ω3，h1表示非天空区域的高度；(4c)整合天空区域和非天空区域中像素点的值，构成整幅图的深度信息矩阵，将此矩阵称为无雾图像的深度图，该深度图中的第i行第j列深度值d_i,j可表示为：其中，Ω2表示天空区域，d_m,n表示非天空区域深度图第m行第n列的深度值；(5)按照下式，计算无雾图像每一个像素点对应的透射率：其中，t_i,j表示无雾图像中第i行第j列位置的透射率；λ是雾气浓度参数，λ的取值范围为20～100；β表示大气散射系数，β的取值范围为0.03～0.1；(6)按照下式，对无雾图像进行人工加雾，生成模拟有雾图像：其中，表示加雾图像的第C个图像通道中第i行第j列位置的像素值，C表示有雾图像或无雾图像的通道编号，C∈{R,G,B}，表示无雾图像的第C个图像通道中第i行第j列的像素值，A表示大气光强，A的取值范围为0.7～1。