CN104899843A - 一种实时去雾霾显示仪及其去雾霾显示方法 - Google Patents
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Abstract
一种实时去雾霾显示仪及其去雾霾显示方法，属于图像处理及显示技术领域。实时去雾霾显示仪包括成像装置、图像处理装置和显示装置，成像装置与图像处理装置连接，图像处理装置与显示装置连接。本发明针对受雾霾影响的交通视频，根据雾霾对图像成像的影响机制，结合图像复原和图像增强等方法对雾图进行实时的、在线的处理，大幅度消除雾霾天气造成的图像降质和退化，恢复场景颜色和对比度，得到清晰的视频图像，从而为交通工作人员提供清晰的视觉图像或有效地辅助交通监管工作。
Description
技术领域
本发明属于图像处理及显示技术领域，尤其是一种实时的、在线的在昏暗雾霾天气中清晰辩物的去雾霾显示仪及其去雾霾显示方法。
背景技术
雾霾天气环境下，能见度低，给道路交通、航行、航空等都带来严重影响，在现有传统关于图像去雾的技术研究已经比较成熟，但现有的去雾法大部分都是针对单幅图像，国内外的研究学者针对雾霾引发的单幅图像降质问题，提出了很多有效的去雾法。已有的去雾法主要可以分为两大类：一是图像增强的去雾方法，即不考虑雾霾图像退化的本质物理原因，只通过增强图像亮度对比度改善图像的视觉效果，达到去雾的效果；二是基于图像复原的去雾方法，根据雾霾天气对图像成像的影响机制，建立雾霾图像的退化模型，反向推导出图像复原模型，获得没有雾霾影响图像的最优估计值，得到清晰的图像。上述算法中，各有优缺点，但去雾效果最好，现在研究最多的是一种利用先验信息实现图像复原算法，特别是一种基于暗通道先验的图像去雾技术，该方法按照空气中雾的大小对恢复图像各部分的颜色进行调整，就能获得效果较好的去雾图。然而基于暗通道先验的图像去雾算法对一般有雾图像均可取得很好的效果，但算法在透射率的优化上使用了Soft Matting算法，需要计算Matting拉普拉斯矩阵并求解线性方程组，时间复杂度空间复杂度相对较高，去雾处理效率过低，不能很好的满足实时性要求，同时暗通道先验去雾算法对图像进行去雾处理后去雾图像偏于暗淡。针对视频去雾，国内外也有很多研究报道，Nicolas hautiere等人以车载摄像机获取视频作为研究对象，首先估计大气状况，利用场景的结构估算大气光衰减系数，大气光以及景深信息，最后根据大气散射模型恢复当前视频图像帧的对比度，同时改进场景的结构为后面的视频处理应用。该方法只适合于背景环境较为简单的视频去雾处理。Li Nan等人针对交通图像序列提出一种去雾方法，该方法为交通场景图像建立了一个与道路中心平行的距离场，估算初始模型参数，并依据参考区域的辐射平均灰度值变化调整参数最后根据雾图退化模型进行图像复原。张怡等人基于图像去雾模型采用利用视频帧信息的重复性，用光流法进行视频去雾，并引入时空能量函数，对去雾效果进行改善。Zhen Jia等人提出了一种用于雾天及雨天下视频监控系统图像自适应的对比度增强方法。视频去雾是一个具有挑战性的难题，国内外的相关研究成果都比较少。现有的大部分方法只是提出一种总体框架或者理论上可行，无法在去雾速度和效果上达到两全，特别是实时性、在线性很难满足。
针对上述问题本发明对现有的去雾霾技术进行改进，从而提出了新的改进算法来解决实时性要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的旨在提供一种实时去雾霾显示仪及其去雾霾显示方法。
为此，本发明采用以下技术方案：一种实时去雾霾显示仪，其特征是，所述的实时去雾霾显示仪包括成像装置、图像处理装置和显示装置，成像装置与图像处理装置连接，图像处理装置与显示装置连接。
作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。
所述的成像装置为通过摄像机或者摄像头获取视频帧率在24帧/秒的视频图像。
所述的图像处理装置包括图像读入模块、透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块和图像复原模块，透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块分别都与所述的图像读入模块和图像复原模块连接。
一种实时去雾霾显示仪去雾霾显示方法，通过成像装置读取到的画面输送到图像处理装置上的图像读入模块，图像处理装置中的透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块对图像进行分析比较，同时分别对画面中的透光率和大气光值进行优化，通过图像复原模块将画面进行复原并通过显示装置将画面输出。
使用本发明可以达到以下有益效果：本发明针对受雾霾影响的交通视频，根据雾霾对图像成像的影响机制，结合图像复原和图像增强等方法对雾图进行实时的、在线的处理，大幅度消除雾霾天气造成的图像降质和退化，恢复场景颜色和对比度，得到清晰的视频图像，从而为交通工作人员提供清晰的视觉图像或有效地辅助交通监管工作。
附图说明
图1为本发明的结构连接示意图。
图2为本发明的流程示意图。
图3为本发明视频处理图像的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
实施例：如图1～图2所示，实时去雾霾显示仪包括成像装置1、图像处理装置2和显示装置3，成像装置1与图像处理装置2连接，图像处理装置2与显示装置3连接。
优选地，成像装置1为通过摄像机或者摄像头获取视频帧率在24帧/秒的视频图像。
优选地，图像处理装置2包括图像读入模块、透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块和图像复原模块，透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块分别都与图像读入模块和图像复原模块连接。
实时去雾霾显示仪去雾霾显示方法，通过成像装置1读取到的画面输送到图像处理装置2上的图像读入模块，图像处理装置2中的透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块对图像进行分析比较，同时分别对画面中的透光率和大气光值进行优化，通过图像复原模块将画面进行复原并通过显示装置3将画面输出。
单幅图像处理方法，利用改进的多尺度最小值滤波对透射率进行优化，改进的算法大大提高了算法运行速度，并保持了图像去雾的效果。针对暗通道先验算法进行去雾后的图像颜色暗淡、局部信息不突出的问题，限制对比度自适应直方图均衡算法对图像进行对比度调节，从而能有效地增强图像对比度和提高图像的整体亮度。
视频图像处理方法，利用上述单幅图像去雾算法的基础上，处理视频图像。如图3所示，由于视频相邻帧的像素运动变化非常小，并且有大量背景像素重复，及其人眼视觉暂留性，利用压缩感觉原理去掉冗余性视频帧图像，只取关键帧图像，将关键帧图像的大气光参数传递给非关键帧图像。并采用金字塔LK光流法计算非关键帧图像的像素点的运动矢量，通过运动矢量获取非关键帧图像的透射率。针对视频图像中像素运动互相遮挡等问题，利用导向滤波对透射率校正像素运动估计获取的透射率图的误差，改善视频去雾效果，获得去雾视频图像。
本发明针对受雾霾影响的交通视频，根据雾霾对图像成像的影响机制，结合图像复原和图像增强等方法对雾图进行实时的、在线的处理，大幅度消除雾霾天气造成的图像降质和退化，恢复场景颜色和对比度，得到清晰的视频图像，从而为交通工作人员提供清晰的视觉图像或有效地辅助交通监管工作。本发明基于暗原色的交通视频图像去雾算法原理简单，分析处理便捷，并且能够清晰化雾霾视频。通过大量实验仿真，能很好的实现道路交通场景的视频去雾。研究交通视频去雾算法不仅能为交通监管部门提供清晰的视频图像，也可为今后交通智能监控、交通视频导航以及车辆辅助驾驶等方面的研究奠定理论和技术基础。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种实时去雾霾显示仪，其特征在于：所述的实时去雾霾显示仪包括成像装置(1)、图像处理装置(2)和显示装置(3)，成像装置(1)与图像处理装置(2)连接，图像处理装置(2)与显示装置(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种实时去雾霾显示仪，其特征在于：所述的成像装置(1)为通过摄像机或者摄像头获取视频帧率在24帧/秒的视频图像。
3.根据权利要求2所述的一种实时去雾霾显示仪，其特征在于：所述的图像处理装置(2)包括图像读入模块、透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块和图像复原模块，透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块分别都与所述的图像读入模块和图像复原模块连接。
4.一种实时去雾霾显示仪去雾霾显示方法，其特征在于：通过成像装置(1)读取到的画面输送到图像处理装置(2)上的图像读入模块，图像处理装置(2)中的透射率估算及优化模块、大气光值接收反馈模块对图像进行分析比较，同时分别对画面中的透光率和大气光值进行优化，通过图像复原模块将画面进行复原并通过显示装置(3)将画面输出。
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