錢澤東　何勇

摘 要：霧天條件下獲取的圖像由于空氣中顆粒的影響導(dǎo)致其圖像對(duì)比度低、內(nèi)容模糊不清，同時(shí)有整體偏向灰白色的趨勢(shì)。含霧圖像清晰化就是為了能夠提高圖像的對(duì)比度，恢復(fù)它的真實(shí)色彩。該文在深入分析單尺度Retinex算法和多尺度Retinex算法的同時(shí)，提出了基于直方圖均衡化調(diào)整的改進(jìn)Retinex算法實(shí)現(xiàn)含霧圖像的清晰化算法，并通過對(duì)同一含霧圖像基于不同算法進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證了該文所改進(jìn)算法的有效性。

關(guān)鍵詞：含霧圖像 Retinex算法 去霧處理 實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（c）-0225-02

近年來，隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)于圖像清晰化要求的不斷提高，對(duì)含霧圖像進(jìn)行清晰化處理，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中的重要研究方向。在霧天情況下，空氣中經(jīng)常出現(xiàn)微塵和水蒸氣等顆粒物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致光在傳輸過程中出現(xiàn)折射、散射、反射、吸收等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致獲得的數(shù)字圖像出現(xiàn)顏色特征和對(duì)比度衰減等現(xiàn)象，使圖像品質(zhì)下降。對(duì)含霧圖像進(jìn)行清晰化處理，是為了能夠提高圖像的對(duì)比度，增強(qiáng)圖像的顏色特質(zhì)，從而達(dá)到能夠增加圖像清晰度的目的，使圖像細(xì)節(jié)信息更加突出。

同時(shí)，針對(duì)目前我國周邊海域整體環(huán)境的特殊性，迫切需要在特定海域采集獲取清晰艦船信息，提升全天候獲取海洋侵權(quán)目標(biāo)的能力。準(zhǔn)確的獲取相關(guān)海域的圖像信息對(duì)于海洋維權(quán)執(zhí)法、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋軍事偵察等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域都有非常大的作用。

1 Retinex算法原理

人類視覺系統(tǒng)的色彩恒常性（即具有對(duì)物體顏色的感知與光照條件無關(guān)的能力）對(duì)許多表面和光照都成立。例如：特定物體在一定光照條件下總是被看作是相同的顏色。一般來說，彩色視覺恒常性常常會(huì)受到場(chǎng)景復(fù)雜性和空間深度信息的影響，基于這一點(diǎn)，可以說彩色感知依賴于深度感知。Retinex是視網(wǎng)膜“Retina”和大腦皮層“Cortex”的縮寫，由Land提出的一個(gè)如何幫助人類視覺系統(tǒng)（Human Visual System）調(diào)節(jié)感知到的物體顏色和亮度的數(shù)學(xué)模型。Retinex算法基本原理是設(shè)定場(chǎng)景中的圖像是由物體反射圖像和光源圖像兩部分組成的，真正需要獲得的是反應(yīng)物體本身的反射圖像，此圖像是物體本身的屬性，不受外界環(huán)境的影響。Retinex算法分為單尺度算法和多尺度算法，下面分別做簡(jiǎn)要介紹。

1.1 單尺度Retinex算法

需要注意的是標(biāo)準(zhǔn)尺度大小影響圖像增強(qiáng)效果，決定細(xì)節(jié)多少信息被保留。越小，能夠完成動(dòng)態(tài)范圍壓縮，但是色調(diào)會(huì)變淡，出現(xiàn)假影；越大，圖像銳化效果增強(qiáng)，通常尺度選擇在80～100，可以得到較好平衡。單尺度算法簡(jiǎn)便，效果處理好，是目前受關(guān)注度較高的一種方法。

1.2 多尺度Retinex算法

一般在進(jìn)行Retinex計(jì)算時(shí)假設(shè)初始光照?qǐng)D像緩慢變化，但這和實(shí)際情況不同。在灰度值跳躍變化的區(qū)域邊緣處圖像的光照亮度并不平滑。在這種情況下，普通Retinex算法會(huì)存在光暈現(xiàn)象，還會(huì)出現(xiàn)紋理不清晰、部分顏色發(fā)生扭曲、陰影邊界突兀、邊緣銳化不足等現(xiàn)象。針對(duì)上述兩種算法，單尺度Retinex算法不能將圖像的色彩保真度和圖像的細(xì)節(jié)清晰度及銳化去噪相融合，在處理過程中因?yàn)閰?shù)選擇的單一性，不能使各個(gè)處理效果都達(dá)到最好的狀態(tài)。多尺度Retinex處理后的圖像，對(duì)比度改善有限，且會(huì)出現(xiàn)白膜現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行改進(jìn)。

2 改進(jìn)Retinex算法及實(shí)驗(yàn)

常規(guī)Retinex算法只是對(duì)圖像中像素點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整，但并未對(duì)圖像像素的整體分布進(jìn)行調(diào)整。圖像的像素經(jīng)過拉伸后得到的圖像能夠顯示更多的細(xì)節(jié)，色彩更加豐富。因此，該文通過采用直方圖線性拉伸方式，對(duì)圖像像素分布進(jìn)行調(diào)整，具體處理方法如下。

首先在經(jīng)過Retinex分解得到RGB三個(gè)圖像后，求取圖像的最大值和最小值。然后將Retinex的像素值按式（10）填充到0～255的范圍中，這樣能夠通過統(tǒng)一的方法改變整個(gè)圖像的灰度值或者圖像一部分區(qū)域的灰度值，從而達(dá)到提高對(duì)比度的效果，從而消除圖像白膜。

根據(jù)上述改進(jìn)方法，對(duì)同一圖像進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。圖1為原始圖像，圖2為直方圖均衡化處理圖像，圖3為單尺度算法處理圖像，圖4為多尺度算法處理圖像，圖5為本文改進(jìn)算法處理圖像。

3 結(jié)論及分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，圖像經(jīng)過直方圖均衡化處理后，圖像亮度有所降低，對(duì)比度有較大提高。而單尺度算法方法在亮度和對(duì)比度二者不能很好的平衡。多尺度算法在降低亮度的同時(shí)，對(duì)比度有所提高，但出現(xiàn)了白膜效應(yīng)。而采用改進(jìn)后的Retinex算法可以提高圖像對(duì)比度的同時(shí)亮度也有所提高，具有較好視覺效果。

對(duì)含霧圖像進(jìn)行清晰化處理，提高了圖像的對(duì)比度，增強(qiáng)圖像的顏色特質(zhì)，達(dá)到能夠增加圖像清晰度的目的，使圖像細(xì)節(jié)信息更加突出。為在特定海域采集獲取清晰艦船信息，為提升獲取海洋侵權(quán)目標(biāo)的能力提供了理論基礎(chǔ)。

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