پایاننامهی کارشناسی ارشد: سمیه شمس ابادی، ۱۴۰۳
مه زدایی تصاویر دیجیتال با استفاده از ترکیب ویژگیها و یادگیری عمیق
مه معمولاً باعث تداخل شدید در تصویر می شود. چنین تخریبی در تصاویر هم ناظران انسانی و هم سیستمهای بینایی رایانهای را با مشکل مواجه میکند. برای حذف اثر مه و استخراج تصاویر با کیفیت بالا از تصاویر تخریب شده، تعداد زیادی از الگوریتمهای مهزدایی تصویر با دیدگاههای مختلف پیشنهاد شدهاند. بهویژه در سالهای اخیر، با توسعه سریع یادگیری عمیق، روشهای مبتنی بر CNN در حال حاضر مهمترین روشهای مهزدایی تصویر شدهاند و پیشرفت قابلتوجهی در استخراج تصویر کارا از تصویر دارای مه کسب کردهاند. با توجه به کاربرد بسیار گسترده ی حذف مه در سیستم های مدرن مبتنی بر پردازش تصویر خصوصا سیستم های ناوبری و هدایت خودکار ماشین ها در این پایان نامه یک الگوریتم حذف مه با کیفیت بالا پیشنهاد شده است. الگوریتم پیشنهاد شده با هدف بالا بردن کیفیت خروجی از ترکیب دو روش کارامد با پایه ریاضی و اضافه کردن یک طبقه یادگیر عمیق کمک گرفته است. در روش پیشنهادی در این پایان نامه ابتدا مه زدایی بر اساس یکسان سازی هیستوگرام تطبیقی و تصحیح گاما صورت می گیرد. این بخش در فضای رنگ HSV و RGB عمل میکند. در گام دوم از روش مبتنی بر کانال رنگ استفاده شده و با الگو گرفتن از مغز انسان که می تواند به سرعت منطقه مه آلود را از مناظر طبیعی بدون هیچ گونه اطلاعات اضافی شناسایی کند از روشنایی و اشباع پیکسل ها در یک تصویر مه آلود همراه با تغییر غلظت مه استفاده برای حذف مه استفاده شده است.
در گام آخر از شبکه عمیق رفع نویز DnCNNبرای رسیدن به تصویر با کیفیت بالاتر کمک گرفته شد. شبکه DnCNN با این توجیه که پس از پردازش تصاویر، مه باقیمانده از یک الگوی نویزی تبعیت میکند و میتوان آن را نویز در نظر گرفت استفاده شده است. در نهایت روش پیشنهادی و روش های پایه بر روی تصاویر دو پایگاه داده کاملا استاندارد پیاده سازی و حفظ کیفیت در روش پیشنهادی به صورت کامل نشان داده شد. از نظر حافظه ی اشغالی نیز روش پیشنهادی نسبتا بهینه بوده و می توان این طور گفت که حافظه ی اشغالی آن قابل قبول است. از دیگر امتیازات روش پیشنهادی آن است که حتی در تصاویر با ابعاد بسیار اندک نیز می توان از آن به صورت مناسب استفاده نمود.
کلیدواژهها:
مه زدایی، یادگیری عمیق، یکسان سازی هیستوگرام، شبکه عصبی کانولوشنی، کانال رنگ
M.A. Thesis:
Digital image dehazing using feature fusion and deep neural network
Fog usually causes severe interference in the image. Such degradation in images poses problems for both
To remove the fog effect and extract high-quality images from degraded images, a large number of image de-fogging algorithms with different perspectives have been proposed. Especially in recent years, with the rapid development of deep learning, CNN-based methods have now become the most important image de-fogging methods and have made significant progress in efficient image extraction from foggy
images human observers and computer vision systems
Considering the very wide application of fog removal in modern systems based on image processing, especially navigation systems and automatic guidance of cars, a high quality fog removal algorithm is proposed in this thesis. The proposed algorithm aims to improve the quality of the output by combining two efficient methods with a mathematical base and adding a deep learning layer
In the method proposed in this thesis, first de-fogging is done based on adaptive histogram equalization and gamma correction. This section works in HSV and RGB color space. In the second step, the method based on the color channel is used and by modeling the human brain, which can quickly identify the foggy area from natural landscapes without any additional information from the brightness and saturation of the pixels in a foggy image with Changing the concentration of fog is used to remove fog
In the last step, DnCNN deep denoising network was used to achieve a higher quality image. DnCNN network has been used with the justification that after image processing, the residual fog follows a noise pattern and can be considered as noise. Finally, the proposed method and the basic methods were completely shown on the images of two completely standard databases to implement and maintain the quality in the proposed method. In terms of occupied memory, the proposed method is relatively optimal and it can be said that its occupied memory is acceptable.
Keywords:
De-fogging, deep learning, histogram equalization, convolutional neural network, color channel