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Fusion Based Color Image Dehazing Using Near Infrared Image

초록/요약

This thesis proposes a fusion based color image dehazing method using near infrared (NIR) image. Haze is a degradation of color image caused by light scattering, which is dependent on the wavelength of the light and a particle size in the atmosphere. From Rayleigh’s law, NIR image is less scattered than RGB image, i.e., NIR image has better visibility than visible image. In this thesis, it is observed that the high-frequency (HF) components of RGB and NIR images, in a small patch of a haze-free image, are similar to each other. On the contrary, the HF components of RGB and NIR images, in a small patch of a hazy image are different from each other. The contribution of this thesis is to propose a new dehazing method by fusing the HF components of RGB and NIR images of a local patch, in which the HF components are used to generate the weight maps for fusion of detail layers. The initial fusion weight maps are computed in the patch level using histogram intersection of the HF components of each channel. Since the initial weight maps are usually not aligned with object boundaries, this thesis uses guided image filtering for weight map matting. The proposed method enhances the detail layer of a hazy RGB image by fusing the detail layer of NIR image, while the base layer is restored by the existing single image dehazing method. Experimental results with a number of hazy and haze-free images show that the performance of the proposed method is quantitatively and qualitatively better than existing methods.

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초록/요약

본 논문에서는 근적외선 영상과 융합을 통해 컬러 영상에서 연무를 제거하는 방법을 제안한다. 연무로 인한 컬러 영상의 왜곡은 빛의 산란으로 인해 가시성이 떨어지는 현상이다. 빛의 산란은 대기중의 입자의 크기 및 빛의 파장에 따라 다른 특성을 나타내며 파장이 클수록 산란은 적게 일어난다. 근적외선 영상의 경우 컬러 영상보다 좋은 가시성을 가진다. 본 논문은 맑은 영상의 좁은 영역 내에서 컬러 영상의 높은 주파수 성분과 근적외선 영상의 높은 주파수 성분이 유사함을 관찰했다. 반면에, 연무가 있는 영상의 좁은 영역 내에서는, 컬러 영상의 높은 주파수 성분과 근적외선 영상의 높은 주파수 성분이 다른 특성을 가짐을 관찰했다. 본 논문의 기여는 연무 정도에 따라 다르게 나타나는 좁은 영역 내의 높은 주파수 성분을 이용하여, 연무 제거를 위한 융합 가중치 생성에 있다. 초기 융합 가중치를 좁은 영역 내에서의 높은 주파수 성분끼리의 histogram intersection을 통해 계산된다. 일반적으로 초기 융합 가중치 분포는 물체의 경계와 일치하지 않기 때문에, 제안하는 방법은 guided image filtering을 통해 matting을 진행한다. 제안하는 방법은 연무가 있는 컬러 영상의 detail layer를 상대적으로 연무가 없는 근적외선 영상의 detail layer와 융합하여 연무를 제거한다. 제안하는 방법은 정성적, 정량적 평가에서 기존 방법 대비 우수한 성능을 가짐을 알 수 있다.

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