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图像和视频去雾技术的研究

作　者: 杨国强
导　师: 张加万
学　校: 天津大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 图像去雾 视频去雾 双边滤波 运动估计 Graph Cut 时空一致性
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


目前数字图像处理和计算机视觉已经成为计算机科学、信息科学、医学等学科研究的热点,并在军事、交通等领域获得了广泛应用。由于大气的散射作用,恶劣天气(雾、霾、雨等)影响了户外视觉系统的正常工作,使得捕获的图像和视频的色彩和对比度大幅下降,直接影响了图像的内部特征的提取,从而导致了以提取图像特征为基础的监控、跟踪、导航等视觉应用系统无法正常工作。本文主要针对雾天获得的降质图像和视频,研究其物理形成机制并建立图像退化模型,并基于该模型消除散射光的影响,恢复场景的颜色、对比度等特征,实现图像和视频的去雾技术。本文通过分析transmission图像的本质特性,并基于图像的大气衰减模型,提出一种有效的单幅图像去雾技术——非线性的双边滤波图像去雾方法,并利用获得结果图像实现图像的重光照技术。然后通过对视频序列特性和计算复杂度的分析,合理的利用视频序列的高冗余信息,并以图像的大气衰减原理为物理基础,提出了基于双向LK光流法的图像运动位移估计的方法,解决了视频去雾中的遮挡问题,最终实现了视频去雾。但是由于该方法并没有考虑视频体的时空一致性,所获得的视频在局部产生抖动、闪烁等现象,本文通过在时间域和空间域上定义能量函数,并利用Graph Cut方法获取其最优解,最终获得时空一致性的视频去雾序列。本文展示了大量的实验结果,并对其进行了详细的分析与比较,充分的说明了该技术在图像和视频去雾方面的合理性和有效性。文章最后对本文工作进行了总结,并提出了有待于进一步研究的关键技术和方向。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-10
  1.1 研究课题概述及课题研究意义  7
  1.2 课题的研究现状  7-8
  1.3 本文的主要工作  8-9
  1.4 本文组织结构  9-10
第二章 去雾原理及方法综述  10-22
  2.1 图像去雾原理  10-13
    2.1.1 大气衰减模型  10-13
  2.2 图像去雾方法综述  13-16
    2.2.1 基于多幅图像的去雾方法  13-15
    2.2.2 基于深度信息已知的图像去雾方法  15
    2.2.3 基于单幅图像的去雾方法  15-16
  2.3 视频去雾方法综述  16-22
    2.3.1 运动检测方法  17-18
      2.3.1.1 背景减除法  17
      2.3.1.2 时间差分法  17-18
      2.3.1.3 光流法  18
    2.3.2 时空一致性的视频编辑  18-20
    2.3.3 视频深度的提取方法  20-21
    2.3.4 视频图像的去雾方法  21-22
第三章 基于滤波方法的图像去雾研究  22-32
  3.1 高斯滤波和双边滤波的介绍  22-24
    3.1.1 高斯滤波的介绍  22-23
    3.1.2 双边滤波的介绍  23-24
  3.2 基于滤波的图像去雾算法  24-28
    3.2.1 大气颜色的估计  24-25
    3.2.2 基于高斯滤波的图像去雾算法  25-26
    3.2.3 基于双边滤波的图像去雾算法  26-28
  3.3 实验结果评价及应用  28-30
    3.3.1 实验结果评价  28-29
    3.3.2 图像去雾的应用  29-30
  3.4 本章小结  30-32
第四章 基于运动估计的视频去雾方法研究  32-40
  4.1 光流算法简介  32-34
    4.1.1 Horn-Schunck光流算法  33
    4.1.2 Lucas-Kanade光流算法  33-34
  4.2 视频去雾算法实现  34-38
    4.2.1 视频去雾算法的实现流程  34-35
    4.2.2 视频去雾算法具体步骤的描述  35-38
  4.3 实验结果及分析  38-39
  4.4 本章小结  39-40
第五章 去雾视频的一致性校正方法研究  40-50
  5.1 Graph Cut原理介绍.  40-42
  5.2 视频去雾的时空一致性算法的实现  42-46
    5.2.1 视频去雾一致性校正概述  42-43
    5.2.2 视频去雾一致性校正的实现  43-46
  5.3 实验结果及评价  46-49
  5.4 本章小结  49-50
第六章 总结与展望  50-52
  6.1 总结  50
  6.2 展望  50-52
参考文献  52-56
发表论文和参加科研情况说明  56-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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