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结合大气散射模型的生成对抗网络去雾算法

浙江大学学报（工学版） 2022年第2期56卷 225-235页

作者：屠杭垚王万良陈嘉诚李国庆吴菲浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310014

为了提高图像去雾的性能,提出结合大气散射模型生成对抗网络的去雾算法.算法在pix2pix GAN基础上进行改进,将网络的生成器改进成双解码器结构,通过双解码器分别生成无雾图像和透射率图,并结合大气散射模型还原雾图像,以进一步提高图像... 详细信息

为了提高图像去雾的性能,提出结合大气散射模型生成对抗网络的去雾算法.算法在pix2pix GAN基础上进行改进,将网络的生成器改进成双解码器结构,通过双解码器分别生成无雾图像和透射率图,并结合大气散射模型还原雾图像,以进一步提高图像分解的质量.在马尔科夫判别器结构中,采用反向学习机制代替随机裁剪机制,以有效降低因采用随机裁剪算法而导致的判断结果不准确的概率.在原有的损失函数上,加入雾霾损失函数,提高图像转化的质量.在STOS和NYU数据集上进行消融实验和对比实验.大量实验表明所提出方法在PSNR和SSIM指标上比原算法Pix2pix GAN有所提高,且均优于现有去雾算法,复原图像具有清晰度高、噪声低、纹理丰富的优点.

关键词：生成对抗网络匹配图像去雾反向学习大气散射模型

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去光源影响的加权导向滤波图像去雾算法

计算机辅助设计与图形学学报 2022年第2期34卷 217-231页

作者：毛德乾高珊珊张晨昊张彩明山东财经大学计算机科学与技术学院济南250014 山东省数字媒体技术重点实验室济南250014 山东省中美数字媒体国际合作研究中心济南250014 山东大学软件学院济南250101 山东省未来智能计算协同创新中心烟台264025

含光源影响的雾图像中光源极易引入雾天原本不存在的光晕,从而影响大气光值和透射率估算的准确率,针对此问题,提出一种简单、易实现的去光源影响的雾天图像去雾算法.首先,基于超像素分割在CIELab颜色空间进行光源区域确定;然后,引入基... 详细信息

含光源影响的雾图像中光源极易引入雾天原本不存在的光晕,从而影响大气光值和透射率估算的准确率,针对此问题,提出一种简单、易实现的去光源影响的雾天图像去雾算法.首先,基于超像素分割在CIELab颜色空间进行光源区域确定;然后,引入基于距离度量的光衰减因子计算并去除光源的影响;最后,以超像素块为单位估计大气光值,并采用加权导向滤波迭代优化透射率获得光源影响下的去雾结果图,提高效率和准确率.在光源影响下雾图集合和SOTS等数据集上进行了复原实验,将雾天图像复原结果与现有主流算法复原结果进行主客观对比,实验结果表明,文中算法复原结果的NIQE和BRISQUE值更低,并具有清晰度高、噪声低、纹理细节丰富和色彩恢复度高的优点.

关键词：去雾光源影响光衰减加权导向滤波超像素

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基于均值不等关系优化的自适应图像去雾算法

电子与信息学报 2020年第3期42卷 755-763页

作者：杨燕王志伟兰州交通大学电子与信息工程学院

针对暗通道先验去雾算法的不足,如天空区域透射率估计过小和在景深突变处易发生光晕效应,该文提出一种新颖且高效的去雾算法。首先通过几何分析建立雾图对应无雾图像暗通道图的平面扇形模型,然后设定一种新型的高斯均值函数,对其标准差... 详细信息

针对暗通道先验去雾算法的不足,如天空区域透射率估计过小和在景深突变处易发生光晕效应,该文提出一种新颖且高效的去雾算法。首先通过几何分析建立雾图对应无雾图像暗通道图的平面扇形模型,然后设定一种新型的高斯均值函数,对其标准差进行自适应处理,用以估计扇形模型的上下边界值,通过引入均值不等关系对两侧边界进行逼近,拟合出最优无雾图像暗通道图,进一步求得最佳透射率,同时也改进局部大气光的探索方法并复原出最终结果。实验表明,与其它一些经典算法相比较,所提算法能广泛适用于各类图像,去雾程度彻底且效果清晰自然,具有较低的时间复杂度,有利于实时处理。

关键词：图像复原去雾暗通道先验透射率大气散射模型

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基于颜色校正和深度信息去雾的水下感知系统

光子学报 2024年

作者：毛昭勇刘楠陈刚琦侯冬冬沈钧戈西北工业大学无人系统技术研究院中国航天科技创新研究院中国船舶重工集团公司第七一三研究所河南省水下智能装备重点实验室西北工业大学航海学院

针对水下距离感知任务真实训练数据缺乏，水下目标感知任务目标模糊、密集、多尺度的问题，提出一种基于颜色校正和深度信息去雾的水下视觉感知系统。设计了一种改进的融合增强方法，并建立了一个水下单目图像数据集，以解决距离感知任... 详细信息

针对水下距离感知任务真实训练数据缺乏，水下目标感知任务目标模糊、密集、多尺度的问题，提出一种基于颜色校正和深度信息去雾的水下视觉感知系统。设计了一种改进的融合增强方法，并建立了一个水下单目图像数据集，以解决距离感知任务数据不足的难点。设计了一种基于深度信息的去雾方法，结合水下成像模型对图像进行去雾处理，提升图像质量。设计了一种基于中心点检测的通道重排网络，将卷积神经网络中浅层的详细特征完全集成到深层中，且无需锚框，增强对小目标、密集目标的特征提取能力。实验表明，该系统可从水下图像中恢复真实陆地色彩，准确感知水下场景相对距离，并实现域内和跨域高精度目标感知，在URPC数据集上取得了78.2%的域内目标检测精度，比基准CenterNet高出4.6%，在UTTS数据集上取得81.5%跨域目标检测精度，证明了该系统的有效性。

关键词：目标检测去雾深度估计颜色校正水下图像

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基于暗通道先验的短波红外图像去雾

红外技术 2023年第9期45卷 954-961页

作者：刘燕晴李中文于世孔刘芸邑姚文婷葛志浩吉莉张宝辉昆明物理研究所云南昆明650223 北方夜视科技(南京)研究院有限公司江苏南京211106

针对短波红外成像系统在雾霾天气下存在图像质量模糊、分辨率低等问题,本文提出了一种基于暗通道先验理论的短波红外图像去雾算法。本文首先通过改进的暗通道先验得到暗通道图像数据,然后基于暗通道数据对大气光进行估计;为了避免目标... 详细信息

针对短波红外成像系统在雾霾天气下存在图像质量模糊、分辨率低等问题,本文提出了一种基于暗通道先验理论的短波红外图像去雾算法。本文首先通过改进的暗通道先验得到暗通道图像数据,然后基于暗通道数据对大气光进行估计;为了避免目标局部高亮或细节模糊,采用引导滤波和多尺度Retinex(Multi-scale retinex,MSR)对透射率图进行细化和增强处理,最后结合大气散射模型来反演出去雾图像。实验结果表明,经此算法处理后的短波红外图像在主观视觉和客观指标方面均得到了较好的验证,去雾效果显著、细节特征丰富且明亮度适宜。

关键词：短波红外去雾暗通道先验 MSR

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含明亮区域的无人机遥感定位图像去雾方法

火力与指挥控制 2024年第5期49卷 130-136,144页

作者：黄莺胡凯益李战一黄鹤茹锋空军工程大学西安710038 长安大学西安710064 西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室西安710064

针对传统DCP去雾算法处理无人机遥感定位含雾图像时,天空或白色等明亮区域颜色易发生失真,图像整体对比度降低等问题,提出了一种自适应阈值分割的DCP去雾方法。利用灰度图像I_(gray)(x)求取图像明亮与非明亮区域的自适应阈值ThrB;根据... 详细信息

针对传统DCP去雾算法处理无人机遥感定位含雾图像时,天空或白色等明亮区域颜色易发生失真,图像整体对比度降低等问题,提出了一种自适应阈值分割的DCP去雾方法。利用灰度图像I_(gray)(x)求取图像明亮与非明亮区域的自适应阈值ThrB;根据自适应阈值ThrB将明亮区与非明亮区分割,并设计自适应修正函数M;优化由暗通道图像生成的大气耗散函数粗估计,利用双边滤波再次细化透射率,完成图像去雾复原。实验结果表明:提出方法在处理天空或反光较强的明亮区域时,能够有效避免复原后的颜色失真等问题,进一步改善遥感图像地面景物区域的处理效果,复原后整幅遥感图像的色彩饱和度和对比度明显提高,主观视觉效果有一定改善,且PSNR、FC、SSIM和CR等客观参数均有提升,有利于后续遥感定位图像分析。

关键词：图像处理暗通道理论去雾遥感定位

基于超像素暗通道和改进导向滤波的农业图像去雾方法

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农业机械学报 2021年第12期52卷 264-272页

作者：樊湘鹏周建平许燕新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 新疆维吾尔自治区农牧机器人及智能装备工程研究中心乌鲁木齐830047

针对传统暗通道先验算法运算速度慢以及适用性差的问题,提出了一种基于超像素级暗通道先验和自适应容差机制改进导向滤波算法的农业图像去雾方法。首先利用超像素分割获得具有一致颜色和亮度属性的超像素块并估计不规则区域块的透射率,... 详细信息

针对传统暗通道先验算法运算速度慢以及适用性差的问题,提出了一种基于超像素级暗通道先验和自适应容差机制改进导向滤波算法的农业图像去雾方法。首先利用超像素分割获得具有一致颜色和亮度属性的超像素块并估计不规则区域块的透射率,引入导向滤波算法并利用自适应平滑参数细化透射率得到更为细致的边缘信息,加入自适应容差机制,使其能够根据图像明亮区域的变化和雾霾的浓度对透射率进行自适应补偿修正,得到最优透射率。最后对局部大气光估计和适应性调整,根据大气散射模型得到质量更高的复原图像。试验以6幅农业场景图像为例进行去雾研究,采用主观和客观评价指标评价去雾结果,与传统去雾算法相比,本文方法恢复的图像色彩更真实,细节更丰富,并且在一定像素范围内具有较高的实时性,可为农情信息解析提供研究基础。

关键词：农业图像去雾超像素分割暗通道先验导向滤波自适应容差

基于卷积神经网络的单图像去雾模型硬件重构加速方法

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计算机应用 2022年第10期42卷 3184-3190页

作者：王官军简春莲向强西南民族大学电子信息学院成都610041 成都动力视讯科技股份有限公司成都610046

针对基于卷积神经网络(CNN)的单图像去雾模型在移动/嵌入式端部署难,不易用做实时视频去雾的问题,提出一种基于Zynq片上系统(SoC)的去雾模型硬件重构加速方法。首先,提出量化-反量化算法,对两个代表去雾模型进行量化;其次,基于视频流存... 详细信息

针对基于卷积神经网络(CNN)的单图像去雾模型在移动/嵌入式端部署难,不易用做实时视频去雾的问题,提出一种基于Zynq片上系统(SoC)的去雾模型硬件重构加速方法。首先,提出量化-反量化算法,对两个代表去雾模型进行量化;其次,基于视频流存储器架构和软硬件协同、流水线等技术以及高级综合(HLS)工具,对量化后的去雾模型硬件重构并生成具有高性能扩展总线接口(AXI4)的硬件IP核。实验结果表明,在保证去雾效果的前提下,可以实现模型参数从float32到int5(5 bit)的量化,从而节省约84.4%的存储空间;所生成硬件IP核的最高像素时钟频率为182 Mpixel/s,能够实现1080P@60 frame/s的视频去雾;单帧640×480的雾图去雾仅需2.4 ms,而片上功耗仅为2.25 W。这种生成带有标准总线接口的硬件IP核也便于跨平台移植和部署,从而可以扩大这类去雾模型的应用范围。

关键词：去雾视频直接存储器访问模型量化模型重构硬件IP核高级综合

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视频实时去雾的硬件优化设计

仪表技术与传感器 2022年第6期 115-120页

作者：徐山伍世虔武汉科技大学信息科学与工程学院机器人与智能系统研究院湖北武汉430000

为满足视频去雾实时性的要求,提出了基于硬件优化的视频实时去雾架构。该架构采用增量更新和定常数转换等方式,对大气光值和环境光值等计算模块进行硬件优化设计,从而提高片内资源的重复利用率,实现计算精度的控制。经过MATLAB和Modelsi... 详细信息

为满足视频去雾实时性的要求,提出了基于硬件优化的视频实时去雾架构。该架构采用增量更新和定常数转换等方式,对大气光值和环境光值等计算模块进行硬件优化设计,从而提高片内资源的重复利用率,实现计算精度的控制。经过MATLAB和Modelsim联合仿真验证后,应用于FPGA芯片上。结果表明:所提架构的数据处理速度高达100.8 Mpixel/s,对pixel的视频图像去雾处理可以以60 fps的速度稳定运行。

关键词：去雾实时 FPGA 硬件优化