改进的海雾图像去除方法
2021-08-11胡凯益王会峰朱礼亚
哈尔滨工业大学学报 2021年8期
黄 鹤,胡凯益,郭 璐,王会峰,朱礼亚
(1.长安大学 电子与控制工程学院,西安 710064;2.西北工业大学 无人机系统国家工程研究中心,西安 710072)
海雾是一种常常发生于中国沿海的灾害天气现象,在海面、岛屿和滨岸低层大气中积聚大量水滴和冰晶,其能见度往往小于1 km[1]。海雾形成包括两个环节——水汽凝结和雾滴低空积聚。分析雾滴残存物发现,水汽凝结核由燃烧核、盐微粒和土壤粒子组成,其比例是5∶4∶1[2-5]。其中,燃烧核半径为1 μm左右,表面包裹着吸湿凝结性很强的膜。因此,海面空气中吸湿性粒子的浓度较高,导致海边比内陆更容易起雾。雾滴低空积聚后一般直径为10 μm左右,尺寸较小,悬浮在近海空气中,致使大气能见度较低。海雾粒子散射作用会导致可见光摄像头采集的视频图像对比度低、颜色失真,严重影响海上场景监控、舰船视觉导航、渔船作业、军事活动以及沿海交通的正常运行。
现有去雾方法从原理上大致可分为图像增强去雾方法和物理模型图像复原方法。前者主要是提高对比度,但未考虑导致图像降质的因素,并未实质消除雾,效果非常有限[6-8]。而在物理模型图像复原方法中,Oakley等[9-10]建立了多参数统计退化模型,对灰度场景进行可见性复原。Tan等[11]改进了统计退化模型,对雾天彩色图像进行可见性复原。这些方法必须已知场景深度,其详细深度信息需要利用高精度测距设备才能获得,应用成本较高。Narasimhan等[12-13]利用多幅不同天气的同一场景退化图像作为辅助信息,从多个角度研究利用场景深度复原图像。……
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