去雾算法学习-Single Image Haze Removal Using Dark Channel Prior笔记

本文介绍了基于Dark Channel Prior的单图像去雾算法,探讨了雾天图像失真的原因,并详细阐述了暗通道先验理论,通过算法推导实现去雾过程。同时,文章讨论了大气光的估计方法、场景辐射的恢复以及软抠图技术在去雾中的应用,展示了实验结果,指出在含有天空的图像中可能存在的问题,并提到了后续的改进工作。

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1.目标

雾天会导致图像有一定程度失真,目的就是进行去雾,恢复图像。

2.背景

在计算机视觉和计算机图形学中,以下模型广泛用于描述模糊图像的形成:

I(x)=J(x)t(x)+A(1-t(x))               (1)

其中I是观察到的强度,J是现场的光辉,A是全球大气光,t是媒介传输描述的一部分光线分散和到达相机。

去雾算法的目标是删除恢复J,从I和tN-pixel彩色图像,我有三个约束和4 n+3未知数。这就是烟雾去除的问题固有的模糊。

 在公式(1),第一部分J(X)t(X)的右侧,成为直接衰减参数。第二部分A(1-t(x))被称为空气光。直接衰减描述了现场光辉及其衰变在中,并从以前散射光和空气光的结果导致这种转变的场景颜色。虽然直接衰减是乘法失真的场景辐射,空气光一个添加剂。当大气中是同质的,传输t(x)可以表示为:

t(x)=e-βd(x)      (2)

其中β是大气散射参数,d是场景深度。这个方程表明现场辐射衰减指数与深度。如果我们能恢复传输,我们还可以恢复深度未知的规模。

从几何角度说,去雾公式(1)是在RGB空间下推到的,向量A,I(x)和J(x)是是共面向量。

3 DARK CHANNEL PR

在单个图像算法中,使用暗通道先验方法(matlab single image haze removal using dark channel prior)是一种常用的方法。 该方法利用了图像中的暗像素值数据来对图像中的进行估计和消除。在图像中,由于的存在,远处的物体会有较高的亮度减弱,而靠近观察点的物体则有较高的亮度增强。由于光照强度不均匀,较暗的像素通常代表空气中的浓度较低,而较亮的像素通常代表浓度较高。 暗通道先验方法的基本思想是,通过查找图像中的暗像素值,可以估计出该区域中的最小远景透射率。透射率是的浓度与气对光的散射强度之间的比例关系。通过估计最小透射率,可以推断出浓度的分布,从而进行除。这个估计过程可以通过计算图像每个像素点的一个小窗口内的最小像素值来实现。 具体的暗通道先验算法包括以下步骤: 1. 对输入的图像进行预处理,包括图像的亮度归一化和颜色空间转换。 2. 计算每个像素点对应的暗通道,即选择一个固定大小的窗口,在窗口内找到最小像素值。 3. 估计最小透射率,最常用的方法是使用暗像素值和其相应的原始像素值计算得到。 4. 通过估计的透射率和原始图像进行重建,可以得到后的图像。 暗通道先验方法是一种简单但有效的算法,可以在图像中消除大部分的效果,提高图像的清晰度和可见度。
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