ｍａｇｅ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ
基于暗通道先验去雾算法的研究与改进
许骏，王直杰
（东华大学信息科学与技术学院，上海２０００５１）
摘 要：基于暗通道先验算法的图像去雾技术已经日益成熟，但是其处理速度慢、天空区域过曝、处理完的图像色彩变暗等缺点
也很明显。本文针对这几方面分别提出了求透射率时的优化、纠正天空等明亮区域的错误估计的透射率、采用自动色剂的算法 进行颜色校正等方法，从而有效地提升去雾图像的视觉效果与处理速度。实验结果与几种经典的算法结果进行比较验证了本
文算法在处理效率与颜色保真度方面的优越性。
关键词：图像去雾；暗通道先验；颜色校正；处理速度
中图分类号：ＴＰ３０９．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４．７７２０（２０１６）０３．００５３．０３
引用格式：许骏，王直杰．基于暗通道先验去雾算法的研究与改进［Ｊ］．微型机与应用，２０１６，３５（３）：５３．５５．
Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｄｅｈａｚｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄａｒｋ ｃｈａｎｎｅｌ ｐｒｉｏｒ
Ｘｕ Ｊｕｎ，Ｗａｎｇ Ｚｈｉｊｉｅ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｏｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００５ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｄｅｈａｚｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄａｒｋ ｃｈａｎｎｅｌ ｐｒｉｏｒ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｍｏｒｅ ｍａｔｕｒｅ，ｂｕｔ ｉｔｓ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ａｒｅ ｖｅｒｙ ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｓｌｏｗ ｉｓ ｔｏｏ，ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｓｋｙ ｅｘｐｏｓｕｒｅｅｓ ｉｓ ｔｏｏ ｍｕｃｈ，ｔｈｅ ｃｏｌｏｕｒ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ ｉｓ ｔｏｏ ｄａｒｋ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｒｅｅ ｍｅｔｈ—
ｏｄｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｄｅｈａｚｉｎｇ．Ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ｏｐｔｉｍｉｚｅｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｔｒａｎｓ·
ｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ，ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎａｃｃｕｒａｔｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｂｒｉｇｈｔ ａｒｅａ，ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｌｏｒ ａｇｅｎｔ ｆｏｒ ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｃｏｌｏｕｒ．
Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｓｅｖｅｒａｌ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｃｏｌｏｕｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈａｚｅ ｒｅｍｏｖａｌ；ｄａｒｋ ｃｈａｎｎｅｌ ｐｒｉｏｒ；ｃｏｌｏｕｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｐｅｅｄ
Ｏ 引言
在日常生活中，户外场景拍摄很容易受各种因素的影
响，如灰尘、雾或烟雾。近几年雾霾天气越来越频繁，这些
悬浮在空气中的粒子会对场景的反射光和大气光的散射
产生很大的影响，使得拍摄所得到的图像质量降低、美感
全无，甚至会让图像对比度与颜色产生明显失真，导致场景
和目标的可辨识度降低。这些都会直接影响到机器视觉对
于图像内容的识别与分析。所以为了给机器视觉识别提供
更清晰的图像，对图像进行去雾处理就显得非常重要。
１ 去雾算法分类
目前，图像去雾算法主要分为两大类：一类为图像增
强…，如直方图均衡化法、Ｒｅｔｉｎｅｘ算法、基于小波的方法、基
于大气调制传递方程的方法。另一类为图像修复 ，如深度
信息的雾天图像复原、基于先验的雾天图像复原、基于偏微分
方程的雾天图像复原、最小失真意义下的雾化图像复原。
为了能够更有效地对图像进行高效的去雾处理，本文
提出了基于暗通道先验的去雾改进算法，其属于基于先验
的雾天图像复原。本文基于大气散射模型，在算法去雾的计
算过程中进行了合理的优化，减少计算量，提高了实时性，并
且改善了经过去雾处理后使得图像整体变暗的不良效果。
《微型机与应用））２０１６年第３５卷第３期 ２本文的算法
２．１ 大气散射模型
大气散射模型是由ＭｃＣａｒｔｈｎｅｙ在１９７５年提出的，该
模型描述了雾化图像的退化过程，并被广泛应用于图像去
雾领域，根据大气光在雾天退化过程中传输的物理特性可
以用以下公式表示为 ：
，（ ）＝Ｊ㈩ｔ（ ）＋Ａ（１一ｔ（ ）） （１）
其中，， 表示有雾图像，Ｉ，㈨表示去雾后的图像，场景
辐射中大气传输过程中的透射率用ｔ 表示，目标辐射信息
的直接衰减用Ｊ ｔ 表示，反应出了经过传输介质后目标
的电磁波信息到达传感器的能量；Ａ表示大气光，大气光经
过衰减后到达传感器的能量用Ａ（１一ｔ ）表示。假设大气
层是均匀的，电磁波在大气中为各向同性传播，透射率ｔ表
示为：ｔ㈤＝ｅ ，其中，卢是大气散射系数，ｄ㈤是场景深度。
２．２暗通道先验条件
暗通道先验 是通过对多幅室外的无雾图像进行研
究总结出来的规律，在这些室外无雾清晰的图像中发现，
大部分非天空区域中，至少有一个颜色通道的某些像素的
亮度值很低，几乎趋近于零，并且，此区域的最低亮度值也
几乎为零。对于任意的图像＿，，它的暗原色通道‘，“ 可以
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