基于大气散射模型的偏振图像去雾算法研究

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基于大气散射模型的偏振图像去雾算法研究作者：陈天威段锦孙晨安忠德

来源：《数字技术与应用》2017年第01期

摘要：随着对光偏振信息的引入，已经能够更加全面的表征目标的信息。本文在大气散射物理模型的基础上，结合暗原色先验原理提出一种新的偏振图像去雾算法。首先基于暗原色理论估计大气光强信息；然后利用双边滤波对雾天图像传输投射率进行优化，最终有效完成图像去雾。由实验结果可知，本文采用的算法能够有效的实现雾天图像复原。

关键词：大气散射模型；偏振图像；双边滤波

中图分类号：TP751.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）01-0119-01

1 引言

在雾霾等天气环境中，由于大气中存在着大量的悬浮粒子，光线在传播过程中的散射作用使图像的对比度和颜色等特征信息严重降低，影响观测者的视觉感受，妨碍特征信息的提取，从而限制了户外计算计视觉系统的有效发挥。对于图像去雾算法的研究，目前主要有两个大方面：一个以图像增强为主；另一个以大气散射物理模型为主。

本文基于大气散射物理模型，根据光的偏振特性，通过采集三幅不同偏振角度的偏振图像，结合暗原色先验[1]原理提出了一种新的去雾算法。基于暗原色理论，估计大气光强度信息；利用双边滤波对雾天图像传输投射率的优化，最终有效完成图像去雾。

2 基于大气散射模型的偏振图像去雾算法

根据斯托克斯公式可以将雾天退化模型公式改为

（1）

上式中，，，为本文实验中获取的0°，60°，120°的三幅不同角度的偏振图像。我们需要通过求解，的值，根据此物理模型，从原来的有雾图像中复原出无雾图像。

2.1 求解大气光值

由于图像中雾最浓的区域对应的是天空或者无穷远处大气光的位置，而图像中的天空区域大部分应该存在于图像的上方或顶部，所以可以把像素点的高度坐标当成是否接近天空或者无穷远处位置的参数。假设图像的像高为H，像素x对应的位置高度坐标值为，该点接近天空的概率函数可以表示为：