CN106355556B - 图像去雾的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像去雾的方法和设备，其中，该方法包括：获取待处理的含雾图像的通道的原始直方图，并根据该原始直方图获取该含雾图像的平均亮度；根据该平均亮度得到该原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围；在该第一灰阶调整范围内基于该合并阈值对该原始直方图的多个灰阶进行合并，得到合并直方图；在确定该合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在该第一灰阶调整范围内对该合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图；根据该调整直方图的灰阶调整该含雾图像的各个像素的灰度值，得到去雾图像。本发明解决传统基于暗通道先验知识求出透射率图的技术中图像去雾计算复杂度高，计算时延较长的问题。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种图像去雾的方法和设备。
背景技术
成像设备(如摄像机或者照相机)在获取图像的过程中，由于大气中水滴等粒子较多，随着物体到成像设备距离的增大，大气粒子的散射作用对成像的影响逐渐增加，这种影响主要由两个散射过程造成：1、物体表面的反射光在到达成像设备的过程中，由于大气粒子的散射而发生衰减；2、自然光因大气粒子的散射而进入成像设备参与成像，他们的共同作用导致采集的图像的对比度和饱和度较低且色调偏移，不仅影响图像的视觉效果，而且影响图像的分析和理解的性能，因此，在实际应用中，为了保证图像的清晰度和真实感，则需要对图像进行去雾处理。
现有技术中，通常采用暗通道先验知识求出透射率图，并根据所述透射率图对图像进行去雾处理，但是，该方法计算复杂度高，计算时延较长，因此无法实时对图像进行去雾处理，对于一般需要实时图像去雾的嵌入式平台，应用价值不大。
针对基于暗通道先验知识求出透射率图的技术中图像去雾计算复杂度高，计算时延较长的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供一种图像去雾的方法和设备，以解决上述图像去雾计算复杂度高，计算时延较长的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种图像去雾的方法，该方法包括：获取待处理的含雾图像的通道的原始直方图，并根据原始直方图获取含雾图像的平均亮度；根据平均亮度得到原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围；在第一灰阶调整范围内基于合并阈值对原始直方图的多个灰阶进行合并，得到合并直方图；在确定合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在第一灰阶调整范围内对合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图；根据调整直方图的灰阶调整含雾图像的各个像素的灰度值，得到去雾图像。
可选地，根据调整直方图的灰阶调整含雾图像的各个像素的灰度值包括：根据调整直方图的灰阶得到调整直方图的灰阶与原始直方图的灰阶的像素灰阶映射曲线图，并根据像素灰阶映射曲线图将含雾图像的各个像素的灰度值调整为调整直方图的灰度值。
可选地，根据原始直方图获取含雾图像的平均亮度包括：
获取含雾图像的像素的总数量；
根据原始直方图通过公式：
得到含雾图像的平均亮度；其中，AVE为平均亮度，i为灰度值且0≤i≤255，H(i)为灰度i对应的像素的数量，Num为含雾图像的像素的总数量。
可选地，根据平均亮度得到原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围包括：
通过公式：
得到合并基准参数，其中，B为合并基准参数，Num为含雾图像的像素的总数量，b为预设去雾强度参数，其中，预设去雾强度参数用于描述含雾图像对应的去雾强度；
通过公式：
得到合并系数，其中，I为合并系数，i为灰度值且0≤i≤255，V为预设环境亮度参数；通过公式：C＝B*I得到合并阈值，其中，C为合并阈值，B为合并基准参数，I为合并系数；
通过公式：
得到第一灰阶调整范围的门限值，并确定第一灰阶调整范围为[0，R]，其中，R为第一灰阶调整范围的门限值且R≤255，AVE为平均亮度。
可选地，在第一灰阶调整范围内基于合并阈值对原始直方图的多个灰阶进行合并包括：在第一灰阶调整范围内，若原始直方图中第一灰阶对应的像素数量小于合并阈值，则将第一灰阶对应像素的灰阶变更为第二灰阶，其中，原始直方图中第二灰阶与第一灰阶的灰阶值差一。
可选地，在第一灰阶调整范围内对合并直方图进行灰阶均匀化分布处理包括：
在确定2[D(m)-D(1)]≥R时，在第一灰阶调整范围内通过公式：
得到合并直方图均匀分布后的灰阶，并将合并直方图的各个灰阶对应调整为均匀
分布后的灰阶，其中，m为合并直方图中第m个灰阶，D(m)为第m个灰阶的灰度值，D(1)第1个
灰阶的灰度值，R为第一灰阶调整范围的门限值，S1(m)为对应第一灰阶调整范围的第m个灰
阶的灰度值，N为合并直方图中灰阶的总数量；在确定2[D(m)-D(1)]<R时，将第一灰阶调整
范围调整为第二灰阶调整范围，其中，第二灰阶调整范围为[T1，T2]且T1≥0，T2≤255，在第二灰阶调整范围内通过公式： 得到合并直方图均匀分布后的灰阶，并将合并直方图的各个灰阶对应调
整为均匀分布后的灰阶，其中，S2(m)为对应第二灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种图像去雾设备，该设备包括：获取单元，用于获取待处理的含雾图像的通道的原始直方图，并根据原始直方图获取含雾图像的平均亮度；第一处理单元，用于根据获取单元获取的平均亮度得到原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围，并在第一灰阶调整范围内基于合并阈值对原始直方图的多个灰阶进行合并，得到合并直方图；第二处理单元，用于在确定第一处理单元得到的合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在第一灰阶调整范围内对合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图；去雾单元，用于根据第二处理单元得到的调整直方图的灰阶调整含雾图像的各个像素的灰度值，得到去雾图像。
可选地，去雾单元用于，根据调整直方图的灰阶得到调整直方图的灰阶与原始直方图的灰阶的像素灰阶映射曲线图，并根据像素灰阶映射曲线图将含雾图像的各个像素的灰度值调整为调整直方图的灰度值。
可选地，获取单元具体用于：获取含雾图像的像素的总数量；以及根据原始直方图通过公式：得到含雾图像的平均亮度；其中，AVE为平均亮度，i为灰度值且0≤i≤255，H(i)为灰度i对应的像素的数量，Num为含雾图像的像素的总数量。
可选地，第一处理单元具体用于：
通过公式：得到合并基准参数，其中，B为合并基准参数，Num为含雾图像的像素的总数量，b为预设去雾强度参数，其中，预设去雾强度参数用于描述含雾图像对应的去雾强度；
通过公式：得到合并系数，其中，I为合并系数，i为灰度值且0≤i≤255，V为预设环境亮度参数；
通过公式：C＝B*I得到合并阈值，其中，C为合并阈值，B为合并基准参数，I为合并系数；以及
通过公式：得到第一灰阶调整范围的门限值，并确定第一灰阶调整范围为[0，R]，其中，R为第一灰阶调整范围的门限值且R≤255，AVE为平均亮度。
可选地，第一处理单元还包括：合并子单元，用于在第一灰阶调整范围内，若原始直方图中第一灰阶对应的像素数量小于合并阈值，则将第一灰阶对应像素的灰阶变更为第二灰阶，其中，原始直方图中第二灰阶与第一灰阶的灰阶值差一。
可选地，第二处理单元具体用于：
在确定2[D(m)-D(1)]≥R时，在第一灰阶调整范围内通过公式：得到合并直方图均匀分布后的灰阶，并将合并直方图的各个灰阶对应调整为均匀分布后的灰阶，其中，m为合并直方图中第m个灰阶，D(m)为第m个灰阶的灰度值，D(1)第1个灰阶的灰度值，R为第一灰阶调整范围的门限值，S1(m)为对应第一灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值，N为合并直方图中灰阶的数量；以及
在确定2[D(m)-D(1)]<R时，将第一灰阶调整范围调整为第二灰阶调整范围，其中，第二灰阶调整范围为[T1，T2]且T1≥0，T2≤255，在第二灰阶调整范围内通过公式：得到合并直方图均匀分布后的灰阶，并将合并直方图的各个灰阶对应调整为均匀分布后的灰阶，其中，S2(m)为对应第二灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值。
采用本发明，根据获取的含雾图像中的原始直方图得到，并根据合并阈值和第一灰阶调整范围对该原始直方图内的多个灰阶进行合并，得到合并直方图，在确定该合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在该第一灰阶调整范围内对该合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图，并根据该调整直方图对含雾图像进行去雾处理得到去雾图像，该方法实现简单且去雾效果精确，能够实现对图像的实时去雾，从而解决了去雾计算复杂度高，计算时延较长的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种图像去雾方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种原始直方图的分布图；
图3是根据本发明实施例的一种合并直方图的分布图；
图4是根据本发明实施例的一种调整直方图的分布图；
图5是根据本发明实施例的一种像素灰阶映射曲线图；
图6是根据本发明实施例的另一种图像去雾方法的流程图；
图7是根据本发明实施例的一种图像去雾设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是根据本发明实施例的一种图像去雾的方法的流程图，如图1所示，本发明实施例的执行主体可以是图像去雾设备，该方法包括如下步骤：
步骤S102、获取待处理的含雾图像的通道的原始直方图，并根据该原始直方图获取该含雾图像的平均亮度。
其中，该含雾图像的获取可以通过成像设备获取，例如可以通过摄像机或者照相机的镜头获取该含雾图像；另外，在本发明实施例中，图像去雾设备可以基于RGB通道获取原始直方图，此时，需要分别获取R通道、G通道和B通道的原始直方图，该图像去雾设备也可以基于YUV通道获取原始直方图，此时，只需要获取Y通道的原始直方图。
示例地，该原始直方图可以是如图2所示的直方图，该直方图的横坐标为图像的灰阶，该直方图的纵坐标为在该图像中灰阶对应的像素的数量，图2所示的原始直方图只是举例说明，不作限定。
可选地，该图像去雾设备可以获取该含雾图像的像素的总数量，并根据该原始直方图通过公式：得到该含雾图像的平均亮度；其中，AVE为该平均亮度，i为灰度值且0≤i≤255，H(i)为灰度i对应的像素的数量，Num为该含雾图像的像素的总数量。
具体地，图像去雾设备可以根据原始直方图得到灰阶对应的像素的数量，并根据灰阶对应的像素的数量和该含雾图像的总数量通过上述公式得到该含雾图像的平均亮度。
步骤S104、根据该平均亮度得到该原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围。
可选地，通过公式：得到合并基准参数，其中，B为该合并基准参数，Num为该含雾图像的像素的总数量，b为预设去雾强度参数，其中，该预设去雾强度参数用于描述该含雾图像对应的去雾强度，并通过公式：得到合并系数，其中，I为该合并系数，i为灰度值且0≤i≤255，V为预设环境亮度参数，并通过公式：C＝B*I得到该合并阈值，其中，C为该合并阈值，B为该合并基准参数，I为该合并系数，e是自然数，其值约等于2.718281828；
通过公式：得到该第一灰阶调整范围的门限值，并确定该第一灰阶调整范围为[0，R]，其中，R为该第一灰阶调整范围的门限值且R≤255，AVE为该平均亮度。
需要说明的是，上述预设去雾强度参数(即b)可以由操作人员进行设置，例如可以设置该预设去雾强度参数的调整范围为[1,16]且默认为2，该预设去雾强度参数设置的越高，则去雾强度越强，该预设去雾强度参数设置的越低，则去雾强度越弱；上述预设环境亮度参数可以由操作人员根据获取含雾图像(如通过摄像机或者照相机的镜头获取)时的环境的亮度设置，例如可以设置该预设环境亮度参数的调整范围为[0,64]且默认为48，若获取该含雾图像时的环境较亮，则可以将预设环境亮度参数设置偏高(如在白天获取到该含雾图像)，若获取该含雾图像时的环境较暗(如在夜晚获取到该含雾图像)，则可以将预设环境亮度参数设置的偏低。
另外，若通过上述公式得到的该第一灰阶调整范围的门限值(即R)大于255，则将该R值置为255。
步骤S106、在该第一灰阶调整范围内基于该合并阈值对该原始直方图的多个灰阶进行合并，得到合并直方图。
可选地，在第一灰阶调整范围内，若原始直方图中第一灰阶的像素数量小于合并阈值，则将第一灰阶对应像素的灰阶变更为第二灰阶，其中，原始直方图中第二灰阶与第一灰阶的灰阶值差一。
其中，该合并阈值可以是灰阶合并后对应的像素的数量，则在该原始直方图中的灰阶对应的像素的数量大于或者等于该合并阈值时，不需要进行合并，在该原始直方图中的灰阶对应的像素的数量小于该合并阈值时，则需要进行灰阶的合并；另外，该预定顺序可以是如图2所示的原始直方图中，灰阶从0至255的顺序，或者从255至0的顺序，则在进行合并时，可以按照从0至255的顺序依次进行合并，也可以从255至0的顺序依次进行合并。
需要说明的是，在按照该预定顺序依次进行合并后得到的像素的数量大于或者等于该合并阈值时，则此时合并后得到的像素的数量对应的灰阶即为合并后的灰阶。
例如，若该含雾图像的第一灰阶调整范围为[0,255]，按照从0至255的顺序，以前5个灰阶的合并为例进行说明，如该含雾图像中灰阶0对应的像素数量为500个，灰阶1对应的像素数量为700个，灰阶2对应像素数量为1000个，灰阶3对应的像素数量为2000个，灰阶4对应的像素数量为800个，该合并阈值为1500个像素，由于灰阶0对应的像素数量为500个，小于该合并阈值(1500)，因此将该灰阶0对应的500个像素的灰阶变更为灰阶1，以实现灰阶0与灰阶1的合并，合并后的灰阶1的像素数量为1200(即灰阶0对应的像素数量500加上灰阶1对应的像素数量700)，由于合并后的灰阶1对应的像素数量(1200)仍然小于合并阈值(1500)，因此，继续将该灰阶1与灰阶2合并为灰阶2，合并后的灰阶2对应的像素数量为2200(即合并后的灰阶1对应的像素数量1200加上灰阶2对应的像素数量1000)，大于该合并阈值(1500)，因此，停止继续合并，此时，继续根据灰阶3对应的像素数量确定是否与灰阶4进行合并，由于灰阶3对应的像素数量为2000个，大于该合并阈值(1500)，因此不需要进行合并，继续根据灰阶4对应的像素数量确定是否与灰阶5进行合并，由于灰阶4对应的像素数量为800个，小于该合并阈值(1500)，则继续与灰阶5进行合并，具体的合并方式可以参考上述灰阶0、灰阶1和灰阶2的合并，不再赘述了。
同样地，按照从255至0的顺序，以前5个灰阶的合并为例进行说明，如该含雾图像中灰阶255对应的像素数量为500个，灰阶254对应的像素数量为700个，灰阶253对应像素数量为1000个，灰阶252对应的像素数量为2000个，灰阶251对应的像素数量为800个，该合并阈值为1500个像素，由于灰阶255对应的像素数量为500个，小于该合并阈值(1500)，因此需要按照255至0的顺序将该灰阶255与灰阶254合并为灰阶254，此时，合并后的灰阶254对应的像素数量为1200(即灰阶255对应的像素数量500加上灰阶254对应的像素数量700)，由于合并后的灰阶254对应的像素数量(1200)仍然小于合并阈值(1500)，因此，继续将该灰阶254与灰阶253合并为灰阶253，此时，合并后的灰阶253对应的像素数量为2200(即合并后的灰阶254对应的像素数量1200加上灰阶253对应的像素数量1000)，大于该合并阈值(1500)，因此，停止继续合并，此时，继续根据灰阶252对应的像素数量确定是否与灰阶251进行合并，由于灰阶252对应的像素数量为2000个，大于该合并阈值(1500)，因此不需要进行合并，继续根据灰阶251对应的像素数量确定是否与灰阶250进行合并，由于灰阶251对应的像素数量为800个，小于该合并阈值(1500)，则继续与灰阶250进行合并，具体的合并方式可以参考上述灰阶255、灰阶254和灰阶251的合并，不再赘述了。需要说明的是，上述只是举例说明，涉及的灰阶的值也不限定是本领域常规的选择，只是为了便于理解进行的说明，不作限定。
示例地，根据图2所示的原始直方图得到的合并直方图可以是如图3所示的直方图，该直方图的横坐标为图像的灰阶，该直方图的纵坐标为在该图像中灰阶对应的像素的数量。
步骤S108、在确定该合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在该第一灰阶调整范围内对该合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图。
示例地，根据图3所示的合并直方图得到的调整直方图可以是如图4所示的直方图，该直方图的横坐标为该图像的灰阶，该直方图的纵坐标为在该图像中灰阶对应的像素的数量。
可选地，在确定2[D(m)-D(1)]≥R时，在该第一灰阶调整范围内通过公式：得到该合并直方图的均匀分布后的灰阶，并将该合并直方图的各个灰阶对应调整为该均匀分布后的灰阶，其中，m为该合并直方图中第m个灰阶，D(m)为第m个灰阶的灰度值，D(1)第1个灰阶的灰度值，R为该第一灰阶调整范围的门限值，S1(m)为对应该第一灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值，N为该合并直方图中灰阶的总数量；
在确定2[D(m)-D(1)]<R时，将该第一灰阶调整范围调整为第二灰阶调整范围，其中，该第二灰阶调整范围为[T1，T2]且T1≥0，T2≤255，在该第二灰阶调整范围内通过公式：得到该合并直方图的均匀分布后的对应灰阶，并将该合并直方图的各个灰阶对应调整为该均匀分布后的灰阶，其中，该S2(m)为对应该第二灰阶调整范围第m个灰阶的灰度值。
其中，该预设阈值的范围可以是[0,96]且默认为48。
需要说明的是，若合并直方图的灰阶的数量小于该预设阈值时，则确定该图像不需要进行去雾处理，另外，为了防止在单一场景下(即图像的灰阶的数量较少的场景，如一面墙)灰阶过度扩展，因此，在该合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，还需要满足2[D(m)-D(1)]≥R，若2[D(m)-D(1)]<R，则需要将上述第一灰阶调整范围调整为第二灰阶调整范围[T1，T2]，并在该第二灰阶调整范围内通过公式：得到该合并直方图均匀分布后的灰阶，并将该合并直方图的各个灰阶对应调整为该均匀分布后的灰阶。
另外，若T1<0，则将该T1置为0，若T2>255，则将该T1置为255。
步骤S110、根据该调整直方图的灰阶调整该含雾图像的各个像素的灰度值，得到去雾图像。
可选地，根据该调整直方图的灰阶得到该调整直方图的灰阶与该原始直方图的灰阶的像素灰阶映射曲线图，并根据该像素灰阶映射曲线图将该含雾图像的各个像素的灰度值调整为该调整直方图的灰度值。
示例地，根据图4所示的调整直方图得到的像素灰阶映射曲线图可以是如图5所示的映射曲线图，该像素灰阶映射曲线图的横坐标为该原始直方图的灰阶，该像素灰阶映射曲线图的纵坐标为该调整直方图的灰阶，由图中可以看出，该原始直方图的灰阶0至灰阶5都映射为该调整直方图的灰阶0，因此，将该含雾图像中灰阶0至5对应的像素的灰阶都调整为灰阶为0，这里只是举例说明，该含雾图像中其他灰阶对应的像素的调整可以根据该像素灰阶映射曲线图进行调整，具体的调整方式可以参考上述灰阶0至5对应的像素的调整，不再赘述了。
需要说明的是，对于基于RGB通道进行去雾的图像，则需要分别将R通道、G通道和B通道都按照上述步骤S102至步骤S120进行去雾处理，得到去雾图像。
采用本发明，根据获取的含雾图像中的原始直方图得到，并根据合并阈值和第一灰阶调整范围对该原始直方图中的多个灰阶进行合并，得到合并直方图，在确定该合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在该第一灰阶调整范围内对该合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图，并根据该调整直方图对含雾图像进行去雾处理得到去雾图像，该方法实现简单且去雾效果精确，能够实现对图像的实时去雾，从而解决了去雾计算复杂度高，计算时延较长的问题。
其中，本发明实施例中的原始直方图的灰阶为原始直方图所描述的灰阶(即待处理的含雾图像的通道的灰阶)、合并直方图的灰阶为合并直方图所描述的灰阶、以及调整直方图的灰阶为调整直方图所描述的灰阶。
图6是根据本发明实施例的一种图像去雾的方法的流程图，在图6所示的实施例中可以通过图像去雾设备实现，具体地，如图6所示，该方法包括如下步骤：
步骤S601、获取含雾图像的通道的原始直方图。
其中，该含雾图像的获取可以通过成像设备获取，例如可以通过摄像机或者照相机的镜头获取该含雾图像；另外，在本发明实施例中，图像去雾设备可以基于RGB通道获取原始直方图，此时，需要分别获取R通道、G通道和B通道的原始直方图，该图像去雾设备也可以基于YUV通道获取原始直方图，此时，只需要获取Y通道的原始直方图。
步骤S602、获取该含雾图像的像素的总数量。
步骤S603、根据该原始直方图得到该含雾图像的平均亮度。
具体地，可以图像去雾设备可以通过公式：得到上述含雾图像的平均亮度，其中，AVE为该平均亮度，i为灰度值且0≤i≤255，H(i)为灰度i对应的像素的数量，Num为该含雾图像的像素的总数量。
步骤S604、基于含雾图像的像素和预设去雾强度参数得到合并基准参数。
具体地，图像去雾设备通过公式：得到合并基准参数。
其中，B为该合并基准参数，Num为该含雾图像的像素的总数量，b为预设去雾强度参数，其中，该预设去雾强度参数用于描述该含雾图像对应的去雾强度。
需要说明的是，上述预设去雾强度参数(即b)可以由操作人员进行设置，例如可以设置该预设去雾强度参数的调整范围为[1,16]且默认为2，该预设去雾强度参数设置的越高，则去雾强度越强，该预设去雾强度参数设置的越低，则去雾强度越弱。
步骤S605、基于图像灰度值和预设环境亮度参数得到合并系数。
具体地，图像去雾设备通过公式：得到合并系数。
其中，I为该合并系数，i为灰度值且0≤i≤255，V为预设环境亮度参数。
需要说明的是，上述预设环境亮度参数可以由操作人员根据获取含雾图像(如通过摄像机或者照相机的镜头获取)时的环境的亮度设置，例如可以设置该预设环境亮度参数的调整范围为[0,64]且默认为48，若获取该含雾图像使得环境较亮，则可以将预设环境亮度参数设置偏高(如在白天获取到该含雾图像)，若获取该含雾图像使得环境较暗(如在夜晚获取到该含雾图像)，则可以将预设环境亮度参数设置的偏低。
步骤S606、按照合并基准参数和合并系数确定合并阈值。
具体地，图像去雾设备通过公式：C＝B*I得到该合并阈值。
其中，C为该合并阈值，B为该合并基准参数，I为该合并系数。
步骤S607、基于含雾图像的平均亮度确定第一灰阶调整范围。
具体地，图像去雾设备通过公式：得到该第一灰阶调整范围的门限值，并确定该第一灰阶调整范围为[0，R]。
其中，R为该第一灰阶调整范围的门限值且R≤255，AVE为该平均亮度。
需要说明的是，若通过上述公式得到的该第一灰阶调整范围的门限值(即R)大于255，则将该R值置为255。
步骤S608、在该第一灰阶调整范围内基于该合并阈值对该原始直方图内的多个灰阶进行合并，得到合并直方图。
需要说明的是，该合并的通式可以是其中，i为灰度值，temp为合并直方图的灰度i对应的像素的数量，H(i)为原始直方图的灰度i对应的像素的数量，D(m)为第m个灰度的灰度值，D(m+1)为第m+1个灰度的灰度值。
可选地，在第一灰阶调整范围内基于合并阈值对原始直方图的多个灰阶进行合并包括：在第一灰阶调整范围内，若原始直方图中第一灰阶对应的像素数量小于合并阈值，则将第一灰阶对应像素的灰阶变更为第二灰阶，其中，原始直方图中第二灰阶与第一灰阶的灰阶值差一。
其中，该合并阈值可以是灰阶合并后对应的像素的数量，则在该原始直方图中的灰阶对应的像素的数量大于或者等于该合并阈值时，不需要进行合并，在该原始直方图中的灰阶对应的像素的数量小于该合并阈值时，则需要进行灰阶的合并，另外，该预定顺序可以是如图2所示的原始直方图中，灰阶从0至255的顺序，或者从255至0的顺序，则在进行合并时，可以按照从0至255的顺序依次进行合并，也可以从255至0的顺序依次进行合并。
需要说明的是，在按照该预定顺序依次进行合并后得到的像素的数量大于或者等于该合并阈值时，则此时合并后得到的像素的数量对应的灰阶即为合并后的灰阶。
例如，若该含雾图像的第一灰阶调整范围为[0,255]，按照从0至255的顺序，以前5个灰阶的合并为例进行说明，如该含雾图像中灰阶0对应的像素数量为500个，灰阶1对应的像素数量为700个，灰阶2对应像素数量为1000个，灰阶3对应的像素数量为2000个，灰阶4对应的像素数量为800个，该合并阈值为1500个像素，由于灰阶0对应的像素数量为500个，小于该合并阈值(1500)，因此需要按照0至255的顺序将该灰阶0与灰阶1合并为灰阶1，此时，合并后的灰阶1对应的像素数量为1200(即灰阶0对应的像素数量500加上灰阶1对应的像素数量700)，由于合并后的灰阶1对应的像素数量(1200)仍然小于合并阈值(1500)，因此，继续将该灰阶1与灰阶2合并为灰阶2，此时，合并后的灰阶2对应的像素数量为2200(即合并后的灰阶1对应的像素数量1200加上灰阶2对应的像素数量1000)，大于该合并阈值(1500)，因此，停止继续合并，此时，继续根据灰阶3对应的像素数量确定是否与灰阶4进行合并，由于灰阶3对应的像素数量为2000个，大于该合并阈值(1500)，因此不需要进行合并，继续根据灰阶4对应的像素数量确定是否与灰阶5进行合并，由于灰阶4对应的像素数量为800个，小于该合并阈值(1500)，则继续与灰阶5进行合并，具体的合并方式可以参考上述灰阶0、灰阶1和灰阶2的合并，不再赘述了。
同样地，按照从255至0的顺序，以前5个灰阶的合并为例进行说明，如该含雾图像中灰阶255对应的像素数量为500个，灰阶254对应的像素数量为700个，灰阶253对应像素数量为1000个，灰阶252对应的像素数量为2000个，灰阶251对应的像素数量为800个，该合并阈值为1500个像素，由于灰阶255对应的像素数量为500个，小于该合并阈值(1500)，因此需要按照255至0的顺序将该灰阶255与灰阶254合并为灰阶254，此时，合并后的灰阶254对应的像素数量为1200(即灰阶255对应的像素数量500加上灰阶254对应的像素数量700)，由于合并后的灰阶254对应的像素数量(1200)仍然小于合并阈值(1500)，因此，继续将该灰阶254与灰阶253合并为灰阶253，此时，合并后的灰阶253对应的像素数量为2200(即合并后的灰阶254对应的像素数量1200加上灰阶253对应的像素数量1000)，大于该合并阈值(1500)，因此，停止继续合并，此时，继续根据灰阶252对应的像素数量确定是否与灰阶251进行合并，由于灰阶252对应的像素数量为2000个，大于该合并阈值(1500)，因此不需要进行合并，继续根据灰阶251对应的像素数量确定是否与灰阶250进行合并，由于灰阶251对应的像素数量为800个，小于该合并阈值(1500)，则继续与灰阶250进行合并，具体的合并方式可以参考上述灰阶255、灰阶254和灰阶251的合并，不再赘述了。需要说明的是，上述只是举例说明，涉及的灰阶的值也不限定是本领域常规的选择，只是为了便于理解进行的说明，不作限定。
步骤S609、在确定该合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，图像去雾设备确定2[D(m)-D(1)]是否大于或等于第一灰阶调整范围的门限值。
其中，m为该合并直方图中第m个灰阶，D(m)为第m个灰阶的灰度值，D(1)第1个灰阶的灰度值，R为该第一灰阶调整范围的门限值，该预设阈值的范围可以是[0,96]且默认为48。
在确定2[D(m)-D(1)]≥R时，执行步骤S610至步骤S611；
在确定2[D(m)-D(1)]<R时，执行步骤S612至步骤S614。
步骤S610、在该第一灰阶调整范围内确定合并直方图均匀分布后的灰阶。
图像去雾设备在该第一灰阶调整范围内通过公式：得到该合并直方图均匀分布后的灰阶。
其中，m为该合并直方图中第m个灰阶，R为该第一灰阶调整范围的门限值，S1(m)为对应该第一灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值，N为该合并直方图中灰阶的数量。
步骤S611、将该合并直方图的各个灰阶对应调整为该均匀分布后的灰阶，得到调整直方图。
步骤S612、将该第一灰阶调整范围调整为第二灰阶调整范围。
其中，该第二灰阶调整范围为[T1，T2]且T1≥0，T2≤255，
步骤S613、在第二灰阶调整范围内确定该合并直方图均匀分布后的灰阶。
具体地，图像去雾设备在该第二灰阶调整范围内通过公式：得到该合并直方图均匀分布后的灰阶。
需要说明的是，若T1<0，则将该T1置为0，若T2>255，则将该T1置为255。
步骤S614、将该合并直方图的各个灰阶对应调整为该均匀分布后的灰阶。
其中，该S2(m)为对应该第二灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值，得到调整直方图。
步骤S615、根据该调整直方图的灰阶得到该调整直方图的灰阶与该原始直方图的灰阶的像素灰阶映射曲线图。
在一种可能的实现方式中，该步骤可以通过以下算法实现，具体地，遍历N个合并灰阶，即i在灰阶调整范围内(第一灰阶调整范围或第二灰阶调整范围)循环一遍，每一次遍历比较i和S1(m)或者S2(m)的大小，i增加1，若S1(m)或者S2(m)大于或等于i，则将S1(m)或者S2(m)赋值给第i个调整直方图的灰阶，m增加1，否则m不变，上述实现方式只是举例说明，不作限定。
步骤S616、将该含雾图像的各个像素的灰阶按照该像素灰阶映射曲线图调整为该调整直方图的灰阶，得到去雾图像。
需要说明的是，对于上述方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
采用本发明，根据获取的含雾图像中的原始直方图得到，并根据合并阈值和第一灰阶调整范围对该原始直方图内的多个灰阶进行合并，得到合并直方图，在确定该合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在该第一灰阶调整范围内对该合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图，并根据该调整直方图对含雾图像进行去雾处理得到去雾图像，该方法实现简单且去雾效果精确，能够实现对图像的实时去雾，从而解决了去雾计算复杂度高，计算时延较长的问题。
图7是根据本发明实施例的一种图像去雾设备的结构示意图，如图7所示，该设备包括：
获取单元71，用于获取待处理的含雾图像的通道的原始直方图，并根据该原始直方图获取该含雾图像的平均亮度；
第一处理单元72，用于根据该获取单元71获取的平均亮度得到该原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围，并在该第一灰阶调整范围内基于该合并阈值对该原始直方图的多个灰阶进行合并，得到合并直方图；
第二处理单元73，用于在确定该第一处理单元72得到的合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在该第一灰阶调整范围内对该合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图
去雾单元74，用于根据该第二处理单元73得到的调整直方图的灰阶调整该含雾图像的各个像素的灰度值，得到去雾图像。
可选地，该去雾单元74用于根据该调整直方图的灰阶得到该调整直方图的灰阶与该原始直方图的灰阶的像素灰阶映射曲线图，并根据该像素灰阶映射曲线图将该含雾图像的各个像素的灰度值调整为该调整直方图的灰度值。
可选地，该获取单元71具体用于获取该含雾图像的像素的总数量；以及根据该原始直方图通过公式：得到该含雾图像的平均亮度；其中，AVE为该平均亮度，i为灰度值且0≤i≤255，H(i)为灰度i对应的像素的数量，Num为该含雾图像的像素的总数量。
可选地，该第一处理单元72具体用于：
通过公式：得到合并基准参数，其中，B为该合并基准参数，Num为该含雾图像的像素的总数量，b为预设去雾强度参数，其中，该预设去雾强度参数用于描述该含雾图像对应的去雾强度；
通过公式：得到合并系数，其中，I为该合并系数，i为灰度值且0≤i≤255，V为预设环境亮度参数；
通过公式：C＝B*I得到该合并阈值，其中，C为该合并阈值，B为该合并基准参数，I为该合并系数；以及通过公式：得到该第一灰阶调整范围的门限值，并确定该第一灰阶调整范围为[0，R]，其中，R为该第一灰阶调整范围的门限值且R≤255，AVE为该平均亮度。
可选地，该第一处理单元72还包括：合并子单元725，用于在第一灰阶调整范围内，若原始直方图中第一灰阶对应的像素数量小于合并阈值，则将第一灰阶对应像素的灰阶变更为第二灰阶，其中，原始直方图中第二灰阶与第一灰阶的灰阶值差一。
可选地，该第二处理单元73具体用于在确定2[D(m)-D(1)]≥R时，在该第一灰阶调整范围内通过公式：得到该合并直方图均匀分布后的灰阶，并将该合并直方图的各个灰阶对应调整为该均匀分布后的灰阶，其中，m为该合并直方图中第m个灰阶，D(m)为第m个灰阶的灰度值，D(1)第1个灰阶的灰度值，R为该第一灰阶调整范围的门限值，S1(m)为对应该第一灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值，N为该合并直方图中灰阶的总数量；以及在确定2[D(m)-D(1)]<R时，将该第一灰阶调整范围调整为第二灰阶调整范围，其中，该第二灰阶调整范围为[T1，T2]且T1≥0，T2≤255，在该第二灰阶调整范围内通过公式：得到该合并直方图均匀分布后的灰阶，并将该合并直方图的各个灰阶对应调整为该均匀分布后的灰阶，其中，该S2(m)为对应该第二灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值。
采用本发明提供的图像去雾设备，该图像去雾设备根据获取的含雾图像中的原始直方图得到，并根据合并阈值和第一灰阶调整范围对该原始直方图内的多个灰阶进行合并，得到合并直方图，在确定该合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在该第一灰阶调整范围内对该合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图，并根据该调整直方图对含雾图像进行去雾处理得到去雾图像，该方法实现简单且去雾效果精确，能够实现对图像的实时去雾，从而解决了去雾计算复杂度高，计算时延较长的问题。
所属本领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的图像去雾设备的具体工作过程和描述，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种图像去雾的方法，其特征在于，包括：
获取待处理的含雾图像的通道的原始直方图，并根据所述原始直方图获取所述含雾图像的平均亮度；
根据所述平均亮度得到所述原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围；
在所述第一灰阶调整范围内基于所述合并阈值对所述原始直方图的多个灰阶进行合并，得到合并直方图；
在确定所述合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在所述第一灰阶调整范围内对所述合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图；
根据所述调整直方图的灰阶调整所述含雾图像的各个像素的灰度值，得到去雾图像；
其中，所述根据所述平均亮度得到所述原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围包括：
通过公式：
得到合并基准参数，其中，B为所述合并基准参数，Num为所述含雾图像的像素的总数量，b为预设去雾强度参数，其中，所述预设去雾强度参数用于描述所述含雾图像对应的去雾强度；
通过公式：
得到合并系数，其中，I为所述合并系数，i为灰度值且0≤i≤255，V为预设环境亮度参数；
通过公式：C＝B*I得到所述合并阈值，其中，C为所述合并阈值，B为所述合并基准参数，I为所述合并系数；
通过公式：
得到所述第一灰阶调整范围的门限值，并确定所述第一灰阶调整范围为[0，R]，其中，R为所述第一灰阶调整范围的门限值且R≤255，AVE为所述平均亮度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述调整直方图的灰阶调整所述含雾图像的各个像素的灰度值包括：
根据所述调整直方图的灰阶得到所述调整直方图的灰阶与所述原始直方图的灰阶的像素灰阶映射曲线图；
根据所述像素灰阶映射曲线图将所述含雾图像的各个像素的灰度值调整为所述调整直方图的灰度值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始直方图获取所述含雾图像的平均亮度包括：
获取所述含雾图像的像素的总数量；
根据所述原始直方图通过公式：
得到所述含雾图像的平均亮度；其中，AVE为所述平均亮度，i为灰度值且0≤i≤255，H(i)为灰度i对应的像素的数量，Num为所述含雾图像的像素的总数量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一灰阶调整范围内基于所述合并阈值对所述原始直方图的多个灰阶进行合并包括：
在所述第一灰阶调整范围内，若所述原始直方图中第一灰阶对应的像素数量小于所述合并阈值，则将所述第一灰阶对应像素的灰阶变更为第二灰阶，其中，所述原始直方图中第二灰阶与所述第一灰阶的灰阶值差一。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在所述第一灰阶调整范围内对所述合并直方图进行灰阶均匀化分布处理包括：
在确定2[D(m)-D(1)]≥R时，在所述第一灰阶调整范围内通过公式：得到所述合并直方图均匀分布后的灰阶，并将所述合并直方图的各个灰阶对应调整为所述均匀分布后的灰阶，其中，m为所述合并直方图中第m个灰阶，D(m)为第m个灰阶的灰度值，D(1)第1个灰阶的灰度值，R为所述第一灰阶调整范围的门限值，S1(m)为对应所述第一灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值，N为所述合并直方图中灰阶的总数量；
在确定2[D(m)-D(1)]<R时，将所述第一灰阶调整范围调整为第二灰阶调整范围，其中，所述第二灰阶调整范围为[T1，T2]且T1≥0，T2≤255， 在所述第二灰阶调整范围内通过公式：得到所述合并直方图的均匀分布后的灰阶，并将所述合并直方图的各个灰阶对应调整为所述均匀分布后的灰阶，其中，所述S2(m)为对应所述第二灰阶调整范围的第m个灰阶均匀分布后的灰度值。
6.一种图像去雾设备，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取待处理的含雾图像的通道的原始直方图，并根据所述原始直方图获取所述含雾图像的平均亮度；
第一处理单元，用于根据所述获取单元获取的平均亮度得到所述原始直方图的合并阈值和第一灰阶调整范围，并在所述第一灰阶调整范围内基于所述合并阈值对所述原始直方图的多个灰阶进行合并，得到合并直方图；
第二处理单元，用于在确定所述第一处理单元得到的合并直方图的灰阶的数量大于或等于预设阈值时，在所述第一灰阶调整范围内对所述合并直方图进行灰阶均匀分布处理，得到调整直方图；
去雾单元，用于根据所述第二处理单元得到的调整直方图的灰阶调整所述含雾图像的各个像素的灰度值，得到去雾图像；
其中，所述第一处理单元具体用于：
通过公式：得到合并基准参数，其中，B为所述合并基准参数，Num为所述含雾图像的像素的总数量，b为预设去雾强度参数，其中，所述预设去雾强度参数用于描述所述含雾图像对应的去雾强度；
通过公式：得到合并系数，其中，I为所述合并系数，i为灰度值且0≤i≤255，V为预设环境亮度参数；
通过公式：C＝B*I得到所述合并阈值，其中，C为所述合并阈值，B为所述合并基准参数，I为所述合并系数；以及
通过公式：得到所述第一灰阶调整范围的门限值，并确定所述第一灰阶调整范围为[0，R]，其中，R为所述第一灰阶调整范围的门限值且R≤255，AVE为所述平均亮度。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述去雾单元用于，根据所述调整直方图的灰阶得到所述调整直方图的灰阶与所述原始直方图的灰阶的像素灰阶映射曲线图，并根据所述像素灰阶映射曲线图将所述含雾图像的各个像素的灰度值调整为所述调整直方图的灰度值。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，
所述获取单元具体用于：获取所述含雾图像的像素的总数量；以及根据所述原始直方图通过公式：得到所述含雾图像的平均亮度；其中，AVE为所述平均亮度，i为灰度值且0≤i≤255，H(i)为灰度i对应的像素的数量，Num为所述含雾图像的像素的总数量。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一处理单元还包括：
合并子单元，用于在所述第一灰阶调整范围内，若所述原始直方图中第一灰阶对应的像素数量小于所述合并阈值，则将所述第一灰阶对应像素的灰阶变更为第二灰阶，其中，所述原始直方图中第二灰阶与所述第一灰阶的灰阶值差一。
10.根据权利要求6或9所述的设备，其特征在于，所述第二处理单元具体用于：
在确定2[D(m)-D(1)]≥R时，在所述第一灰阶调整范围内通过公式：得到所述合并直方图均匀分布后的灰阶，并将所述合并直方图的各个灰阶对应调整为所述均匀分布后的灰阶，其中，m为所述合并直方图中第m个灰阶，D(m)为第m个灰阶的灰度值，D(1)第1个灰阶的灰度值，R为所述第一灰阶调整范围的门限值，S1(m)为对应所述第一灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值，N为所述合并直方图中灰阶的总数量；以及
在确定2[D(m)-D(1)]<R时，将所述第一灰阶调整范围调整为第二灰阶调整范围，其中，所述第二灰阶调整范围为[T1，T2]且T1≥0，T2≤255， 在所述第二灰阶调整范围内通过公式：得到所述合并直方图均匀分布后的灰阶，并将所述合并直方图的各个灰阶对应调整为所述均匀分布后的灰阶，其中，所述S2(m)为对应所述第二灰阶调整范围的第m个灰阶的灰度值。
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