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单张图像去雾研究

作者: 专业:计算机应用技术 导师:沈一帆 年度:2011 学位:硕士  院校: 复旦大学

Keywords

saturation, local minimum, bilateral filter, real-time, GPU

        户外的摄影以及一些计算机视觉任务常常会受到恶劣天气的影响。在几乎任何一个户外场景中,从物体表面反射的光线,在到达相机之前,都会或多或少被空气散射所影响。这主要是因为空气中悬浮着许多小颗粒,比如尘埃,小水滴,烟雾颗粒等,这些颗粒的存在改变了光线原本的传播过程。在远距离或者有雾场景中进行摄影时,这个过程对形成的图像有着不可忽视的影响,直接导致图像的可辨性降低,并且使远处物体的表面模糊褪色。本文提出了基于单张图像的快速去雾算法,可以简单高效地去除雾效果。对于输入的一幅有雾图像,利用一个线性模型对成像过程建模,并且估算出全局的环境光,然后从基于单个像素以及邻域信息两个思路出发计算图像的光线传输率,并利用像素饱和度将其结合,为了去除计算过程中的块状效应以及边缘处的光晕痕迹,再用一个交义双边滤波器来平滑传输率,最后根据平滑后的传输率恢复无雾图像。由十整个过程的并行性非常好,可以借助于图形处理器的硬件加速从而达到实时应用的目的。与其他现有方法相比,我们的方法可以得出相似或者更优的结果,所需的处理时间却少得多。这种方法可以进一步应用于户外监控,遥感系统,以及智能交通等领域。此外,场景的深度信息也可以作为副产品得到。
    Outdoor photography and some computer vision tasks often suffer from bad weather conditions, observed objects lose visibility and contrast due to the presence of atmospheric haze, fog, and smoke. Here we propose a new method for real-time image dehazing. Based on a linear haze imaging model, for a single input image, we can esti-mate the global atmospheric light and extract the scene objects transmission from both single pixel and patch, and then combined by pixel saturation. To prevent artifacts, we refine the transmission using a cross-bilateral filter, and finally the haze-free frame can be restored. The whole process is highly parallelized, and can be easily implemented on modern GPUs to achieve real-time performance. Comparing with existing methods, our approach provides similar or better results with much less processing time. The proposed method can be further used for many applications such as outdoor surveil-lance, remote sensing, and intelligent vehicles. In addition, rough depth information of the scene can be obtained as a by-product.
        

单张图像去雾研究

摘要4-5
Abstract5
引言6-8
第一章 背景8-12
第二章 国内外研究12-24
    2.1 基于色度模型的单张图像去雾12-15
    2.2 基于表面返照率的单张图像去雾15-20
    2.3 基于暗通道优先准则的单张图像去雾20-24
第三章 单张图像快速去雾算法24-40
    3.1 雾模型探讨24-25
    3.2 环境光估测25
    3.3 基于邻域信息计算传输率25-28
        3.3.1 利用暗通道优先准则计算传输率26-27
        3.3.2 与尺寸无关的局部最小值27-28
    3.4 平滑传输率28-31
        3.4.1 利用交叉双边滤波平滑传输率28-29
        3.4.2 快速双边滤波29-31
    3.5 恢复无雾图像31-32
    3.6 基于单个像素计算传输率32-36
    3.7 两种方法结合计算传输率36-40
第四章 实现及结果比较40-45
    4.1 具体实现40-41
    4.2 实验结果及比较41-45
第五章 基于GPU的实时去雾45-55
    5.1 GPU通用计算45-49
    5.2 基于CUDA的算法实现49-55
第六章 总结55-56
参考文献56-60
致谢60-61
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