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图像去雾的前世今生,将图像去雾进行应用。

图像去雾在计算机视觉中虽然不像目标检测,语义分割这种任务整天会放在台面上说,但实际上也有大量的研究人员在不断的研究新方法攻克这一充满挑战性的问题。具体来说,图像去雾算法大致可以分为下面这几类。

  • 基于图像增强的去雾算法。基于图像增强的去雾算法出发点是尽量去除图像噪声,提高图像对比度,从而恢复出无雾清晰图像。代表性方法有:直方图均衡化(HLE)、自适应直方图均衡化(AHE)、限制对比度自适应直方图均衡化(CLAHE) 、Retinex算法、小波变换、同态滤波 等等。

  • 基于图像复原的去雾算法。这一系列方法基本是基于大气退化模型,进行响应的去雾处理。代表性算法有:来自何凯明博士的暗通道去雾算法(CVPR 2009最佳论文)、基于导向滤波的暗通道去雾算法、Fattal的单幅图像去雾算法(Single image dehazing) 、Tan的单一图像去雾算法(Visibility in bad weather from a single image) 、Tarel的快速图像恢复算法(Fast visibility restoration from a single color or gray level image) 、贝叶斯去雾算法(Single image defogging by multiscale depth fusion) ,基于大气退化模型的去雾效果普遍好于基于图像增强的去雾算法,后面挑选的传统去雾算法例子也大多是基于图像复原的去雾算法。

  • 基于深度学习的去雾算法。由于CNN近年在一些任务上取得了较大的进展,去雾算法自然也有大量基于CNN的相关工作。这类方法是主要可以分为两类,第一类仍然是于大气退化模型,利用神经网络对模型中的参数进行估计,早期的方法大多数是基于这种思想。第二类则是利用输入的有雾图像,直接输出得到去雾后的图像,也即是深度学习中常说的end2end。

  • 在线图像去雾

    在线AI系统中图片去雾:对浓雾天气下拍摄,导致细节无法辨认的图像进行去雾处理,还原更清晰真实的图像。可应用于视频监控抓拍图处理等。

  • 图片去雾:可通过【本地上传】将需要去雾的图片上传,等待智能在线AI系统处理后,即可【点击下载】。

雾天退化模型

我们后面介绍的一些经典算法例子大多基于雾天退化模型,因此有必要在这里将它讲清楚。

在计算机视觉领域,通常使用雾天图像退化模型来描述雾霾等恶劣天气条件对图像造成的影响,该模型是McCartney首先提出。该模型包括衰减模型和环境光模型两部分。模型表达式为:

[公式]

其中,[公式]是图像像素的空间坐标,[公式]是观察到的有雾图像,[公式]是待恢复的无雾图像,[公式]表示大气散射系数,[公式]代表景物深度,[公式]是全局大气光,通常情况下假设为全局常量,与空间坐标[公式]无关。

公式(1)中的[公式]表示坐标空间[公式]处的透射率,我们使用[公式]来表示透射率,于是得到公式(2):

[公式]

由此可见,图像去雾过程就是根据[公式]求解[公式]的过程。要求解出[公式],还需要根据[公式]求解出透射率[公式]和全局大气光[公式]

实际上,所有基于雾天退化模型的去雾算法就是是根据已知的有雾图像[公式]求解出透射率[公式]和全局大气光[公式]