基于暗原色先驗(yàn)原理的圖像去霧算法研究及FPGA設(shè)計.pdf

1、現(xiàn)如今眾多的戶外監(jiān)控系統(tǒng)，例如道路監(jiān)測，安防監(jiān)控等，都要求有高的圖像質(zhì)量，然而霧天等惡劣天氣情況下獲得的圖像，常常因?yàn)榇髿庵形⑿×Ｗ由⑸渥饔?，使獲得的圖像質(zhì)量嚴(yán)重下降，其不僅影響圖像的感觀效果，同時也給圖像的后續(xù)處理，比如圖像特征提取，圖像中的目標(biāo)識別與追蹤等造成極大干擾。使戶外監(jiān)控系統(tǒng)無法正常工作，給日常生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的安全隱患。因此，對受霧天等影響而降質(zhì)的圖像進(jìn)行清晰化處理，具有十分重要的意義。
　　本文首先介紹了圖像去霧技術(shù)

2、的研究背景和目前國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，接著對霧天形成的原因進(jìn)行了簡單闡述，進(jìn)而引出大氣散射模型，分析了霧天環(huán)境下圖像降質(zhì)的原因，最后定位到以大氣散射模型為基礎(chǔ)的暗通道先驗(yàn)原理的圖像去霧算法上，深入研究了基于暗原色先驗(yàn)原理的圖像去霧算法，分析了暗通道先驗(yàn)理論的原理、算法特征以及缺陷，并以此為基礎(chǔ)對暗通道去霧算法的大氣光值A(chǔ)的估計方法進(jìn)行了改進(jìn)，原算法中對大氣光值A(chǔ)的求取只取原霧天圖像中的一個值作為最終的大氣光值不具代表性，本文應(yīng)用統(tǒng)計平均的思

3、想對大氣光值的求取進(jìn)行改進(jìn)，最后對改進(jìn)的霧天圖像復(fù)原方法和其它復(fù)原方法進(jìn)行了比較和性能評估，相較于原算法，改進(jìn)的算法在保證原算法運(yùn)行時間的基礎(chǔ)上，對復(fù)原圖像的質(zhì)量有一定的改善。
　　本文在基于暗原色先驗(yàn)原理的圖像去霧算法的硬件設(shè)計中對其關(guān)鍵算法用Verilog語言進(jìn)行了RTL描述，然后用Modelsim做了功能仿真。其主要分為三個模塊：粗透射率圖估計模塊，大氣光值A(chǔ)估計模塊和粗透射率圖細(xì)化模塊。在粗透射率圖估計模塊中，依次使用一個

4、行最小值計算和一個列最小值計算，最終得到粗透射率圖；在大氣光估計模塊中，將原算法進(jìn)行了改進(jìn)，先利用暗通道圖像數(shù)據(jù)和賦的初始值做比較，找到暗通道圖像中最亮像素值對應(yīng)的地址，再用查找表的方式得到原有霧圖像中對應(yīng)的像素值，最后對其減去一個修正參數(shù)作為最終的大氣光值；在粗透射率圖細(xì)化模塊中，使用雙邊濾波器來進(jìn)行細(xì)化操作。最后在QuartusⅡ環(huán)境下進(jìn)行了綜合，并用AlteraCycloneⅣFPGA開發(fā)板進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用FPGA設(shè)