【阅读笔记】沙尘图像蓝色通道校正A Fast Sand-Dust Image Enhancement Algorithm by Blue Channel Com

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一、论文背景

沙尘图像处理面临的主要问题是色彩偏移和图像细节模糊,在去除偏色后利用改进的去雾算法对沙尘图像进行处理,但是由于沙尘和雾霾形成的原理不同,沙尘的颗粒半径接近25µm,远远大于雾霾(0.01 ~ 1µm)和雾(1 ~ 10µm),因此除雾算法模型不适用,容易出现色彩失真的问题。沙尘环境下对视频图像采集的影响首先是色彩的偏移。

《A Fast Sand-Dust Image Enhancement Algorithm by Blue Channel Compensation and Guided Image Filtering》 论文基本框架: 首先对蓝通道进行损失值补偿,接着采用白平衡技术校正沙尘退化图像的色彩,最后通过引导式图像滤波增强图像对比度和边缘精度,并运用自适应方法计算细节层的放大系数以提升图像细节信息。

本文关注颜色校正部分,论文针对性色偏校正:提出保持绿通道均值的蓝通道补偿,比传统方法更贴合沙尘图像通道特性,抑制蓝色伪影。

二、色偏校正

2.1 蓝色伪影问题

传统白平衡和灰度世界算法在处理沙尘污染图像时效果欠佳,且图像中会出现蓝色伪影,因此这些方法无法有效解决色偏问题,比如车辆边缘和地面白色物体处出现蓝色伪影,整体图像偏暗。

2.2 校正原理

1)沙尘天气中大部分蓝光被散射和吸收,因此在沙尘天气中拍摄的图像整体上呈现黄色,所以,如果想要更好地处理沙尘图像,就需要对蓝通道进行恢复。

2)灰度世界假设自然风景的平均反射光在一般情况下是相同的,且在零深度场景中所有通道的平均值相同,利用这一假设通过补偿丢失的值来恢复蓝通道。

3)处理沙尘图像,假设绿色通道和红色通道的均值保持不变,结果表明绿色通道的均值保持不变,蓝色通道恢复的效果会更好。

2.3 蓝通道补偿(Blue Channel Compensation)

基于灰度世界假设沙尘通道衰减特性(蓝通道衰减最快、绿通道相对稳定),在保持绿通道均值不变的前提下,对蓝通道进行补偿,补偿公式:

Ibc(x)=Ib(x)+IˉgIˉbIˉr+Iˉg+IˉbIg(x)I_{bc}(x)=I_b(x)+\frac{\bar I_g-\bar I_b}{\bar I_r+\bar I_g+\bar I_b}*I_g(x)

其中,IbcI_{bc}​:补偿后蓝通道数据;Ib,IgI_b​,I_g​:原图蓝、绿通道数据;Iˉr,Iˉg,Iˉb\bar I_r​,\bar I_g​,\bar I_b​:原图各通道全局均值。

2.4 鲁棒白平衡(Robust-AWB)

蓝通道补偿后仍存在色偏问题,采用白平衡算法对补偿后的图像进行色彩校正,进一步校正色偏、消除蓝色伪影。

采用Robust- AWB 校正了沙尘图像的色彩偏差,该算法利用提取图像中的灰度色点来估计色温,通过不同色温下灰度色点之间的色差来估计光源的色温。

三、论文后续处理

3.1 引导滤波细节增强

将图像通过引导滤波分解为基础层(base)与细节层(detail)。

增强图像=基础层+β细节层增强图像 = 基础层 + β⋅ 细节层

这里就不展开了

四、文章效果

五、仿真效果

原理容易复现,颜色校正效果还行,左图原始图,右图仿真结果图

测试代码链接

运行demo的BlueComp模式


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