I A E S  I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - A I )   V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024, pp.  4147 ~ 4157   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v13.i4.pp 4147 - 4157          4147     Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   E n h a n c i n g r oad  i m age  c l ar i t y w i t h  r e si d u al   n e u r al  n e t w or k   d e h az i n g m o d e l       A e r u n  M ar t in 1 , M oh d  N az e r i  K am ar u d d in 1 ,  Z am an i  M d  S an i 2 , H ad h r am i  A b d u l  G h an i 3   1 F a c ul t y of  E ngi ne e r i ng a nd T e c hnol ogy, M ul t i m e di a  U ni ve r s i t y, M e l a ka , M a l a ys i a   2 F a c ul t y of  T e c hnol ogy a nd E l e c t r i c a l  E ngi ne e r i ng, U ni ve r s i t i   T e kni ka l  M a l a ys i a  M e l a ka ,  M e l a ka , M a l a ys i a   3 F a c ul t y of  D a t a  S c i e nc e  a nd C om put i ng, U ni ve r s i t i  M a l a ys i a  K e l a nt a n, P e ngk a l a n C he pa ,  M a l a ys i a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T     A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e d  D e c   8 ,  2023   R e vi s e d  A pr   6 ,  2024   A c c e pt e d  A pr   17 ,  2024       Lane  markers,  or  road  markers,  are  the  painted  lines  on  a  roadway  that  separate  different  lanes   of  traffic.   Lane  markers   guide  drivers   and  ensure  orderly  vehicle  flow.  They  are  essential  for  advanced  driver  assi stance  systems  (ADAS),  providing  refere nce  po ints  for  vehicle  positioning  on  the  road.  These  markers  enable  ADAS  to  give  warnings,   assistanc e,  and  automati on  features  that  enhance  driver  safety   and  convenience.   Ho wever,  unpredictable  illumination,  such  as   a  foggy   environment,  can   suppress  marker  visi bility,  impacting  ADAS' s  performance.  Deep  learning - based   meth ods  are  well - known  for  their  superiority  in  handling   various  haze  patterns.   Thi s  paper  presents  a  r esidual  network  (ResNet) - based  deep  learning  model  to  i mprove  road  image  clarity  impacted  by  fog.  The  residual   neural  network  dehaze  model  (RNN - D)  utilises  a  joint  loss  function  to  produce  haze - free  images  with  improved  lighting  conditions  and  enhance d  details.  The  model   was  t rai ned,  validated,  and  fine - tuned  using  hazy  and  corresponding  non - hazy  data sets  to  ensure  that  the  model   is  quantitatively  sup erior  in  the   peak  signal - to - noise  ratio  (PSNR)  and  the   structural  similarity   index  measure   (SSIM).  R NN - D  achieved  an  average  PSNR  of   27.98  and   SSIM  of  0.8  on   multiple   open - sourced  datasets.  The  proposed  algorithm' s  superior  performanc e  and  v isually  appealing   results  make  it  a  powerful  tool  for   real - world  image  de hazing  applicati ons.   K e y w o r ds :   A dva nc e d  dr iv e r   a s s is ta nc e   s ys te m   D e e p  le a r ni ng   D e ha z in g a lg or it hm   I m a ge  e nha nc e m e nt   L a ne  m a r ke r s   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   M ohd Na z e r i  K a m a r uddi n   F a c ul ty  of  E ngi ne e r in g a nd T e c hnol ogy, M ul ti m e di a  U ni ve r s it y  ( M e la ka  C a m pu s )   S t.  A ye r  K e r oh L a m a , M e la ka - 75450, M a la y s ia   E m a il :  na z e r i. ka m a r uddi n@ m m u.e du.my       1.   I N T R O D U C T I O N   N a tu r a l  a tm os phe r ic  phe nom e na  s uc h  a s  f og, ha z e ,  a nd s m og  i m pa c t  th e  qu a li ty  a nd vi s ib il it y of  r oa d  im a ge   f e a tu r e s ,  e s pe c ia ll y  on  th e   la ne   m a r ke r   in f or m a ti on.  M a r ke r   in f or m a ti on   is   c r it ic a l  f or   a c c ur a te   a nd  pr e c is e   c l a s s if ic a ti on   of   la ne   m a r ke r s   to   im pr ove   th e   p e r f or m a nc e   of   th e   a dva nc e d  dr iv e r   a s s i s ta nc e   s y s te m   ( A D A S )   [ 1] .  A s   a   r e s ul t,   de ve lo pi ng  e f f e c ti ve   a nd  r obu s t  de ha z in g  te c hni que s   ha s   be c om e   c r it ic a l  to   e nha nc in g   im a ge   qua li ty   in   r e a l - w or ld   s c e n a r io s .  T r a di ti ona l  de ha z in g  m e th ods   li ke   c ont r a s t  s tr e tc hi ng  [ 2] ,  gui de d   f il te r in g  [ 3] ,  a nd  da r k  c ha nne l  pr io r s   ( D C P )   [ 4]   a r e   pi one e r i ng  a ppr oa c he s   to w a r ds   im a ge   d e ha z in g  th a t  a c c e le r a te   th e   d e ve lo pm e nt   of   de ha z in g  m e th ods .  H ow e ve r ,  t he s e   m e th ods   a r e   r ig id   a nd  on ly   a ppl ic a bl e   to   c e r ta in   le ve ls   of   f og,  w hi c h  a r e   not   pr a c ti c a l  f or   r e a l - w or ld   s c e na r io s   w it h  di ve r s e   ha z e   p a tt e r ns .  T h e s e   li m it a ti ons   ha ve   pr om pt e d  th e   e xpl or a ti on  of   de e p  le a r ni ng - ba s e d  a ppr oa c he s ,  w hi c h  ha v e   s how n  s ig ni f ic a nt   im pr ove m e nt s   in   im a ge   de ha z in g  [ 5] ,  [ 6] .  R e s id ua l  ne ur a l  ne two r ks   ( R N N )   a r e   one   of   th e   de e p  le a r ni ng  m ode ls   popula r   f or   m a c hi ne   vi s io n  a ppl ic a ti ons   s uc h  a s   s e gm e nt a ti on, obje c t  id e nt if ic a ti on,  a nd  im a ge   c la s s if ic a ti on.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4147 - 4157   4148   T he ir   a bi li ty   to   le a r n  c om pl e x  f e a tu r e s   w it h  r a pi d  tr a in in g   th r ough  s ki p  c onne c ti on  m a ke s   th e m   one   of   th e   c om pe ti ti ve   m e th odol ogi e s   in   r e c e nt   de ha z in g  te c hni que s   [ 7] .  L e ve r a gi ng  th e   c om put a ti ona l  e f f ic ie nc y  of   r e s id ua l  ne twor k  ( R e s N e t) ,  th is   pa pe r   pr opos e s   a   R e s N e t - ba s e d  de ha z in g  m e th odol ogy  us in g  a tm os phe r ic   s c a tt e r in g  e s ti m a ti on  w it hout   e xpl ic it   tr a ns m is s io n  m a p  a nd  a t m os phe r ic   li ght   e s ti m a ti on,  w hi c h  ha s   be e n  a   pr om in e nt   m e th odol ogy  in   pa s t  s tu di e s .  T hi s   a ppr oa c h  de m ons tr a te s   a   s ig ni f ic a nt   im pr ove m e nt   in   pe a k    s ig na l - to - noi s e   r a ti o  ( P S N R )   a nd  s tr uc tu r a l   s im il a r it y  in de x  m e a s ur e   ( S S I M )   c om pa r e d  to   s ta te - of - th e - a r t   de ha z in g  te c hni que s   on  va r io us   h a z e   p a tt e r ns   w hi le   m a in ta in in g   th e   f in e   de ta il s   of   th e   or ig in a l  s c e ne .  T he   m a in   c ont r ib ut io ns  of  t hi s  s tu dy  a r e  s um m a r i s e d a s  f ol lo w s :  i)  nove l  R e s N e t - ba s e d de h a z in g m e th odol ogy u s in g t he   a tm os phe r ic   s c a tt e r in g  m ode l  ( A S M )   w it hout  t he   ne e d  to   c om p ut e   th e   tr a ns m is s io n  m a p  a nd  a tm os phe r ic   li ght   s e pa r a te ly ;  a nd   ii )   v a li da ti on  a nd   r e f in e m e nt   of   th e   lo s s   f unc ti on  f or   e nh a nc in g  th e   P S N R   a nd  S S I M   of   de h a z e d   im a ge s .   T he   r e m a in de r   of   th is   pa pe r   is   o r ga ni s e d  a s   f ol lo w s .  I n  s e c ti on  2,  r e la te d  w or k   on  im a ge   de ha z in g   te c hni que s   is   r e vi e w e d.  S e c ti on  3  pr e s e nt s   th e   pr opos e d  R e s N e t - ba s e d  de ha z in g  a lg or it hm .  S e c ti on  4  de ta il s   th e   e xpe r im e nt a l  s e tu p  a nd  e va lu a ti on  of   th e   m e th od .  F in a ll y,   s e c ti on   5  c on c lu de s   th e   pa p e r   a nd   di s c u s s e s   pot e nt ia l  f ut ur e  w or k.       2.   R E L A T E D  WORK   T he r e   a r e   two  pr im a r y  a ppr oa c he s   to   im a ge   de ha z in g:   c la s s ic a l  a nd  d e e p - le a r ni ng - ba s e d.   C la s s ic a l   m e th ods ,  s uc h  a s   th e   D C P   [ 4] ,  de te c t  lo w - in te ns it y  pi xe ls   in   ha z e - f r e e   a r e a s   a nd  e m pl oy  a   ha z e   im a gi ng  m ode l   to   e s ti m a te   th e   th ic kn e s s   of   th e   ha z e   a nd  r e c ove r   hi gh - qua li ty   ha z e - f r e e   im a ge s .  H ow e ve r ,  one   li m it a ti on  of   D C P   is   th e   pr e s e nc e   of   ha lo   a r te f a c ts   a r ound  hi gh - c ont r a s t  e d ge s   in   de ha z e d  im a ge s ,  w hi c h  c a n  ne ga ti ve ly   a f f e c t  ove r a ll   vi s ua l  qua li ty .  T o  a ddr e s s   th is   is s u e ,  a   gui de d  f il te r   [ 3 ]   w a s   pr opos e d  th a t  a ppl ie s   lo c a l  li ne a r   m ode ls   to   f il te r   a n  im a ge   ba s e d  on  th e  c ont e nt   of   th e   gui da nc e  i m a ge ,  w he th e r   it   is   th e   in put   im a g e   it s e lf   or   a   di f f e r e nt   im a ge .  T he   gui de d  f il te r   e f f e c ti ve ly   pe r f or m s   e dge - pr e s e r vi ng  s m oot hi ng,  pa r ti c ul a r ly   ne a r   th e   e dge s ,   th e r e by  m it i ga ti ng  ha lo   a r te f a c ts .  A ddi ti ona ll y,  c ont r a s t  s tr e tc hi ng  [ 8 ]   a nd  hi s to gr a m   e qua li s a ti on  [ 9 ]   ha ve   be e n  pr opos e d  f or   th e   c ont r a s t  e nha nc e m e nt   of   im a ge s   due   to   ha z e   r e m ova l  by  D C P .  C ont r a s t  s tr e tc hi ng  a im s   to   e nha nc e   c ont r a s t  by  e xt e ndi ng  th e   r a nge   of   in te ns i ty   va lu e s .  O n t he   ot he r   ha nd,  hi s to gr a m   e qua li s a ti on  f oc us e s   on  r e s ha pi ng  in te ns it y  va lu e   di s tr ib ut io ns   f or   a   m or e   uni f or m   s pr e a d.  H ow e ve r ,  it   is  e s s e nt ia l  to   a c knowl e dge   th a t  a ppl yi ng  hi s to gr a m   e qua li s a ti on  c a n  in tr oduc e   th e   r is k   of   e xa c e r ba ti ng  noi s e   a nd   a r te f a c ts ,   m a in ly   w he n   de a li ng  w it h  f oggy  im a ge s   s ubj e c te d  to   il lu m in a ti on.  M e ng  e t  al .  [1 0 ]   pr e s e nt e d  a   m e th odol ogy  th a t  e f f ic ie nt l y   c om bi ne s   bounda r y  c on s tr a in ts   a nd   c ont e xt ua l  r e gul a r is a ti on  to   a ddr e s s   th e s e   c ha ll e ng e s .  T hi s   a ppr oa c h   e f f e c ti ve ly   ha r ne s s e s   th e   s yn e r gy  be twe e n   bounda r y  in f or m a ti on  a nd  c ont e xt ua l   c ohe r e nc e   to   a c hi e ve   im pr ove d   r e s ul ts  i n i m a ge  de h a z in g.  L i  a nd Z he ng  [1 1 ]  di s c us s e d a n  e dge - ba s e d a ppr oa c h t o  s in gl e - im a ge  ha z e  r e m ova l  us in g  a da pt iv e   c ont r a s t  e nha nc e m e nt .  T hi s   m e th od  ut il is e s   a n  e dge - pr e s e r vi ng  f il te r   to   e nha nc e   th e   im a ge ’ s   c ont r a s t  w hi le   pr e s e r vi ng  e dge   in f or m a ti on.  T he   e nha n c e m e nt   s t r e ngt h  is   a da pt iv e ly   a d ju s te d  ba s e d  on  th e   lo c a l   c ont r a s t  le ve l  to   a c hi e ve   im pr ove d  r e s ul ts .  D e s pi te   th e s e   e f f or ts ,  tr a di ti ona l  te c hni que s   of te n  s tr uggl e   to   c ons is te nt ly   ge ne r a te   hi gh - qua li ty   ha z e - f r e e   im a ge s   due   to   t he ir   li m it a ti ons   in   de a li ng  w it h  di ve r s e   a nd  c ha ll e ngi ng ha z e  pa tt e r n s .   R e c e nt   a dva nc e s   in   d e e p - le a r ni ng - ba s e d   a ppr oa c he s   ha v e   le d  t o  s ig ni f ic a nt   im pr ove m e nt s   in   im a ge   de ha z in g,  m a ki ng  th e m   a   pow e r f ul   a lt e r na ti ve   f or   va r io us   a ppl ic a ti ons .  D e ha z e N e t  [ 5]   is   a   gr oundbr e a ki ng  de e p l e a r ni ng - ba s e d  a ppr oa c h t ha t  e s ti m a te s   a tm os phe r ic   li ght  a nd ha z e  t r a ns m is s io n m a p s  f r om  ha z y i m a ge s .   H ow e ve r , a  pot e nt ia l  di s a dva nt a g e  of  D e ha z e N e t  i s  t he  ne e d f or  a  r e f in e m e nt  pr oc e s s  t o e nha nc e  t he   a c c ur a c y   of   th e   tr a ns m is s io n  m a p,   w hi c h  c oul d  a dd   c om put a ti ona l  c om pl e xi ty .  B ui ld in g  on  th e   s u c c e s s   of   D e ha z e N e t,   R e n  e t  al .  [1 2 ]  pr opos e d  a   m ul ti - s c a le   c onvolut io na l  ne ur a l  ne twor k   ( C N N )   th a t  c a pt ur e s   f e a tu r e s   a t  va r io us   le ve ls   of   de ta il .  T hi s   s tr a te gy  e f f e c ti ve ly   c a pt ur e s   lo c a l  a nd  gl oba l  c ont e xt ua l  in f or m a ti on,  bu t  it   m a y  s ti ll   s uf f e r   f r om   s om e   lo s s   of   f in e   de ta il s   due   to   th e   f ix e d  r e c e pt iv e   f i e ld   s iz e s   of   c onvolut io na l  f il te r s .  D e noi s in g   c onvolut io na l  ne ur a l  ne twor ks   ( D nC N N ) - e nha nc e   [1 3 ]   ut il is e s   r e s id ua l  le a r ni ng  a nd  ba tc h  nor m a li s a ti on  to   e nha nc e   im a ge   opt im is a ti on.  W hi le   th is   m e th od  a c hi e ve s   s t a te - of - th e - a r t  r e s ul ts   f or   va r io us   im a ge   r e s to r a ti on  ta s ks ,  it   m ig ht   r e qui r e   s ubs ta nt ia l  c om put a ti ona l  r e s our c e s   f or   tr a in in g  due   to   its   de e p  ne twor k  a r c hi te c tu r e .   A ll - in - one   de ha z in g  ne twor k  ( A O D - N e t)   [ 6]   is   a   c om pr e he ns iv e   de ha z in g  ne twor k  th a t  di r e c tl y  le a r ns   th e   m a ppi ng  f r om   ha z y  to   h a z e - f r e e   im a ge s   in  a  s in gl e   s t e p. T he   a d va nt a ge   of   A O D - N e t  is   it s   a bi li ty   to   e li m in a te   th e   e xpl ic it   c a l c ul a ti on  of   th e   tr a ns m is s io n   m a p  a nd   a tm os p he r ic   li ght ,  s im pl if yi n g  th e   de ha z in g  pr oc e s s .   H ow e ve r ,  a   li m it a ti on  of   A O D - N e t  m ig h t  be   it s   r e li a nc e   on  la r ge - s c a le   da ta s e ts   f or   tr a in in g,  w hi c h  c oul d  be   c ha ll e ngi ng  to   a c qui r e   in   s om e   c a s e s .   G r id D e ha z e N e t  [ 1 4 ]   le ve r a ge s   a   gr id   s tr uc tu r e   a nd  m ul ti - s c a le   da ta   f or   e nha nc e d  de ha z in g  pe r f or m a nc e .  W hi le   th is   a ppr oa c h  e f f e c ti ve ly   ha ndl e s   c om pl e x  ha z e   pa tt e r ns ,  it   m a y  s ti ll   s tr uggl e   w it h  th ic k  or   de ns e   s c e ne s .  G a te d  f us io n  ne twor k  ( G F N )   [ 1 5 ]   a nd   its   a da pt iv e   f us io n  of   m u lt i - s c a le   f e a tu r e s   th r ough  ga ti ng  m e c ha ni s m s   e f f e c ti ve ly   e m pha s is e   in f or m a ti ve   f e a tu r e s   f o r   im pr ove d   de ha z in g  pe r f or m a nc e .  H ow e ve r ,  one   pot e nt ia l  li m it a ti on  o f   th is   m e th o d  is   th a t  th e   ga ti ng  m e c ha ni s m   m ig ht   r e qui r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       E nhanc in g r oad image  c la r it y   w it h r e s id ual  ne u r al  ne tw or k  de h az in g m ode l   ( A e r un M ar ti n)   4149   c a r e f ul   tu ni ng  a nd  m ig ht   not   ge ne r a li s e   opt im a ll y  a c r o s s   a ll   ha z y  s c e ne s .  K im   e t  al .  [1 6 ]   pr e s e nt e d a   s p a ti a ll y  a da pt iv e   a tm os phe r ic   poi nt - s pr e a d  f unc ti on  ( A P S F )   te c hni que   f or   de ha z in g  r oa d  s c e ne   im a ge s .  W hi le   th is   a ppr oa c h  is   pr a c ti c a l  f or   r oa d  s c e ne s ,  it   m ig ht   f a c e   c ha ll e nge s   in   de a li ng  w it h  m or e   di ve r s e   a nd  c om pl e x  na tu r a l   s c e ne s .  T h e   a dva nt a ge s   of   th e   ne w   m e th od s ,  s u c h  a s   A O D - N e t   a nd  G F N ,  ove r   pa s t  m e th ods   li ke   D e ha z e N e t   a nd  m ul ti - s c a le   C N N   li e   in   th e ir   a bi li ty   to   ha ndl e   ha z e   r e m ova l  in   a   s in gl e   s te p  w i th out   e xpl ic it ly   e s ti m a ti ng  tr a ns m is s io n  m a p s   a nd  a tm o s phe r ic   li ght .  T hi s   s tr e a m li ne d   a ppr oa c h  s im pl if ie s   th e   de h a z in g  pr oc e s s   a nd  r e duc e s   c om put a ti ona l  c om pl e xi ty .  A ddi ti ona ll y,  th e s e   ne w e r   m e th ods   in c or por a te   a da pt iv e   f e a tu r e   f us io n  a nd   ga ti ng  m e c ha ni s m s ,  e n a bl in g  th e m   to   c a pt ur e   in f or m a ti ve   f e a tu r e s   m or e   e f f e c ti ve ly   a nd  im pr ove   de ha z in g  pe r f or m a nc e .  I n  th e   s tr e a m li ne   of   th e   C N N   ne twor k,   M e ng   e t  a l.   [1 7 ]   pr opos e d  a   two - s tr e a m   C N N   or   s in gl e - im a ge   de ha z in g.  T hi s   ne twor k  a r c hi te c tu r e   c om pr is e s   a   s p a ti a l  in f o r m a ti on   f e a tu r e   s tr e a m   a nd  a   hi gh - le ve l   s e m a nt ic  f e a tu r e  s tr e a m .  T he   s pa ti a l  i nf or m a t io n f e a t ur e   s tr e a m   pr e s e r v e s  i n tr i c a te   d e ta il s  of  t h e   de ha z e d i m a ge ,  w hi l e   t he   hi gh - l e v e l  s e m a nt ic   f e a tu r e   s tr e a m   c a p tu r e s   m u lt i - s c a le   s tr uc tu r a l  f e a tu r e s .  A n  a ux il i a r y  m od ul e   f o c u s e d   on  s p a ti a l  in f or m a ti on  i s   in t e gr a t e d   b e tw e e n  t h e   f e a t ur e   s tr e a m s .  T h is   m o dul e   e m p lo ys   a n  a tt e nt io n  m e c h a n i s m   t o  uni f y  di v e r s e   in f or m a ti on   t yp e s ,   pr ogr e s s iv e ly   r e s to r in g  im a g e   c la r it y   w it h   s e m a n ti c   in f or m a ti on.   A   p a r a ll e l  r e s id ua l  m odu le   e nh a n c e s  ha z e   d is c r i m in a t io n   b y  d e h a z in g  f e a tu r e   d if f e r e nc e s  a c r o s s   s ta ge s . T h e  a d va nc e m e n ts   in   de e p   l e a r ni ng - b a s e d   te c h ni qu e s   h a v e   s ho w n   gr e a t  pr om i s e   i n  a d dr e s s in g   c om pl e x  ha z e   pa tt e r n s   a n d  s i gni f ic a n tl y   im pr o vi n g  i m a ge   d e h a z in g  r e s ul t s .  H o w e ve r ,  i t  i s   e s s e nt i a l   to   c on s i de r   e a c h   m e th od’ s   s pe c if ic   r e q ui r e m e nt s   a n d  li m i ta ti o n s  w he n  a p pl y in g t he m  i n d if f e r e nt  r e a l - w or ld   s c e n a r io s .   R e s N e t  [ 7]   ha ve   ga in e d  popula r it y  in   va r io us   c om put e r   vi s io n  ta s ks ,  in c lu di ng  im a ge   de ha z in g,  du e   to   th e ir   e f f e c ti ve   de e p  f e a tu r e   le a r ni ng  c a pa bi li ti e s   a nd  a bi li t y  to   m it ig a te   th e   va ni s hi ng  gr a di e nt   pr obl e m .     Z hou   e t  al .   [1 8 ]  pr opos e d  a   R e s N e t - ba s e d  m ode l  c a ll e d  a   m ul ti - s c a le   r e s id ua l  n e twor k  ( M S R N )   f or   s i ngl e - im a g e   de ha z in g,  w hi c h  i nt e gr a te s   m ul ti - s c a le   f e a tu r e s   f r om   di f f e r e n t  n e twor k  la ye r s   to   c a pt ur e   h a z e   d is tr ib ut io n  a nd  s c e ne   de t a il s   e f f e c ti v e ly .   T he   m od e l  ou tp e r f or m e d  pr e vi ou s   s t a te - of - th e - a r t   m e t hod s   in   bot h   qu a nt it a ti ve   a nd  qua li t a ti ve   e v a lu a ti on s .  Y i  e t   al .  [ 19 ]  pr e s e nt e d   a   d ua l  r e s i dua l   ne twor k  f or   s in gl e - im a ge   d e h a z in g   th a t  c o m bi ne s   s e p a r a t e   r e s id ua l  ne tw or ks   t o  e s ti m a t e   tr a n s m i s s io n  m a ps   a nd  a t m os ph e r ic   li g ht .  B y  ut il i s in g  a   jo in t  lo s s   f unc t io n   c ons id e r in g  bo th   tr a n s m is s io n   a nd  a tm o s ph e r ic   li ght   e s ti m a ti ons ,   D R - R e s N e t  a c h ie v e s   im pr ov e d   de h a z i ng  pe r f or m a n c e .  R e s N e t - ba s e d  m o de l  kno w n  a s   th e   c a s c a de d  r e s id ua l  de ns e   ne tw or k  ( C R D N )   [ 2 0 ]   e m pl oys   a  c a s c a de d  s tr u c tu r e   t o  r e f in e   th e   de ha z e d  r e s ul t  it e r a ti ve l y.  T he s e   R e s N e t - b a s e d  a ppr o a c h e s   s ho w c a s e   th e   ve r s a ti li ty   a nd  e f f e c ti ve ne s s   of   r e s id ua l  le a r ni ng  in   im a ge   d e h a z i ng  ta s k s ,  a da pt i ng  to   di f f e r e nt   ha z e   pa tt e r ns   a nd   e f f e c ti v e ly   r e m ovi ng  ha z e   w hi le   pr e s e r vi ng  s c e ne   de t a il s .  I n  th e   r e a lm   of   s in gl e - im a ge   d e h a z in g ,  a   pr om in e nt   c ha ll e ng e  i n  lo w - le ve l  c om p ut e r   vi s i on, r e c e nt  d e ve l opm e nt s  ha ve  i nt r o duc e d i n nov a ti ve  a p pr oa c he s  t o  a d dr e s s   th e   c om pl e xi t ie s   of   th e   pr o bl e m .  P yr a m id   a tt e n ti on  r e s id u a l  f e a tu r e   e xt r a c ti on  n e twor k  ( P A R F E - N e t)   [2 1 ]   m ode l   c om bi n e s   a   f e a tu r e   pyr a m i d  ne tw or k  to   c a pt ur e   di ve r s e   im a ge   f e a tu r e s   a c r os s   di f f e r e nt   s c a l e s   a nd  a n     a tt e nt i on - ba s e d r e s bl o c k t ha t  s tr a te gi c a ll y e nh a n c e s  c r u c ia l  a r e a s , i m pr ovi ng o ut put  i m a g e  qua l it y.  R e s e a r c h by   J ia n g  e t   al .  [ 2 2]   is   a n   e nd - to - e nd  tr a in a bl e ,  de ns e ly   c onn e c t e d  r e s id ua l  s p a ti a l  a nd   c h a nne l  a tt e nt io n  n e twor k  th a t   e li m in a te s   th e   n e e d   f or   e x pl ic it   e s ti m a ti on  of   a tm os p he r ic   pa r a m e te r s   a nd  e m pl oy s   a   uni que   r e s id ua l  a tt e nt io n  m odul e   t o  dyn a m ic a ll y  a dj u s t  f e a tu r e   w e ig ht s , e f f e c t iv e l y  f oc u s in g  on  r e g io n s   of   im por t a nc e .   W a ng  e t  al .  [2 3 ]   a ddr e s s e s   dom a i n  s h if t  is s ue s   b e twe e n  s ynt h e ti c   a nd  r e a l - w or l d   ha z y  im a ge s   th r o ugh  th e   twof ol d  m ul ti - s c a l e   ge ne r a ti ve   a d ve r s a r ia l   ne t w or k  ( T M S - G A N )   f r a m e w or k.  T hi s   d ua l - s ta g e   tr a in in g   s c he m e   c om pr i s e s   a     ha z e - ge n e r a ti o n  ge ne r a ti ve   a dve r s a r i a l  n e twor k  ( H gG A N )   a nd  a   ha z e - r e m ova l  ge n e r a ti v e   a d ve r s a r ia l  ne t w or k   ( H r G A N )   w or ki ng  c oop e r a ti ve ly   to   g e ne r a te   a nd  r e m ov e   ha z e ,   a id e d  by  s tr uc tu r a l  a dv a nc e m e nt s   li k e   a   ha z e   r e s id u a l  m a p   a n d  a   m ul t i - a tt e nt io n   pr ogr e s s iv e   f u s io n   m odu le   ( M A P F M )   f or   e f f e c ti ve   f e a t ur e   f us i on.  T h e s e   in nova t iv e   a ppr oa c he s   c ol le c ti v e ly   pus h  th e   b ound a r ie s   of   s in gl e - im a ge   de h a z i ng,  s ho w c a s i ng  pr o m is i ng  r e s ul ts   a nd a dva nc e m e nt s  ov e r  e xi s t in g t e c h ni que s .   W it h  th e   in c r e a s in g  de ha z in g  m e th ods   in te gr a te d  w it h  r obus t  ba s e   ne twor ks   s uc h  a s   C N N   a nd  R e s N e t,   th e   e nd - to - e nd  a r c hi te c tu r e   w it h  in c r e a s e d  a c c ur a c y  a nd  le s s   c om put a ti on  s ti ll   ha s   a   hi gh  pot e nt ia l  to   ta c kl e   va r io us   ha z e   pa tt e r ns .   T hi s   te c hni que   is   m or e   pr a c ti c a l   in   r e a l - w or ld   s c e na r io s ,  r e qui r in g  m in im a l  ti m e   to   pr oc e s s   th e   ha z y  im a ge   a nd  out put   hi gh - qua li ty   de ha z e   im a ge s   to   yi e ld   be tt e r   r e s ul ts   a nd  c ont r ib ut e   to   a ut onomous  ve hi c le s   a nd A D A S ’ s  s a f e ty  a nd e f f ic ie nc y.       3.   M E T H O D   H a z y  im a ge s   of te n  s uf f e r   c ol our   de vi a ti on  a nd  lo w   c ont r a s t  due   to   s e le c ti ve   a bs or pt io n  a nd  li ght   s c a tt e r in g,  w hos e   de gr a d a ti on  is   g e ne r a ll y  de s c r ib e d  by   a n  A S M .  I n  ( 1)   r e pr e s e nt s   th e   m a th e m a ti c a l  e xpr e s s io n   f or  t he  A S M .     ( ) = ( ) ( ) + ( 1 − ( ) )   ( 1)     W he r e , I ( x)  r e pr e s e nt s  t he  obs e r ve d ha z y i m a ge ,  ( )   r e pr e s e nt s  t he  s c e ne  r a di a nc e  or  “ c le a n i m a ge ”  r e qui r e d   to   r e c ove r ,    r e pr e s e nt s   th e   gl oba l  a tm os phe r ic   li ght ,  a nd  ( )   r e pr e s e nt s   th e   tr a ns m is s io n  m a p.  T he   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4147 - 4157   4150   tr a ns m is s io n m a p pl a ys  a  c r uc ia l  r ol e  i n  A S M .  I t  de te r m in e s  ho w  m uc h l ig ht  i s  a tt e nua te d a nd s c a tt e r e d w he n   it  t r a ve ls  t hr ough a  ha z y m e di um . I n e qua ti on f or m , t he  t r a ns m is s io n m a p c a n b e  e xpr e s s e d a s   ( 2) :     ( ) =   −  ( )   ( 2)     W he r e     r e pr e s e nt s  t h e  s c a tt e r in g c oe f f ic ie nt  of  t he  a tm os phe r e ,  a nd  ( )   r e pr e s e nt s  t he  di s ta nc e  b e twe e n t he   obj e c t  a nd  th e   c a m e r a .   T he   A S M   i s   a   f unda m e nt a l  c on c e pt   u s e d  to   unde r s ta nd   ha z y   im a ge   f or m a ti on  a nd  i s   c om m onl y  e m pl oye d  in   im a ge   r e s to r a ti on  a nd  e nha nc e m e nt .  T he   c le a n  im a ge   ( )   c a n  be   obt a in e d  f r om   th e   ha z y i m a ge   ( )   us in g t he  t r a ns m is s io n m a p  ( )   a nd a tm os phe r ic  l ig ht     a c c or di ng t o ( 3)  [ 6] :     ( ) = 1 ( ) ( ) − 1 ( ) +   ( 3)     T he  a lg or it hm  of f e r s  a  s ig ni f ic a nt  a dva nt a g e  by mi ni m is in g t he   r e c ons tr uc ti on e r r or   ( )   di r e c tl y on   th e   c le a n  im a ge   ( ) ,  w it hout   th e   ne e d  f or   s e pa r a te   e s ti m a ti on  of   th e   tr a ns m is s io n  m a p   t( x)   a nd  a tm os phe r ic   li ght   .  B y  c om bi ni ng  th e   e s ti m a ti on  of   ( )   a nd  ,  th e y  e f f e c ti ve ly   r e d uc e   th e   r e c on s tr uc ti on  e r r or   a t  th e   pi xe l   le ve l  of  t he  i m a ge . T hi s  w a s  a c c om pl is he d u s in g  ( 4) :     ( ) = ( ) ( ) + ( ) +   ( 4)     w he r e     ( ) = 1 ( ) ( ( ) − ) + ( − ) ( ) − 1   ( 5)       r e pr e s e nt s  a  c ons ta nt  bi a s  t e r m  i n t he  a lg or it hm .  T hi s  t e r m  pl a ys  a  r ol e  i n a dj us ti ng t he   r e c ons tr uc ti on e r r or ,   c ont r ib ut in g  to   th e   ove r a ll   a c c ur a c y  of   th e   de ha z in g  pr oc e s s .  T he   jo in t  e s ti m a ti on  pr oc e s s   c om pe n s a te s   f or   in a c c ur a c ie s  i n ot he r  hype r pa r a m e te r s , s uc h a s  ga m m a  c or r e c ti on, e nha nc in g ove r a ll  i m a ge  qua li ty .   T he   R e s N e t  a r c hi te c tu r e   w a s   c ho s e n  due   to   it s   a bi li ty   to   tr a in   de e p  ne twor ks   by  a ll e vi a ti ng  th e   va ni s hi ng  gr a di e nt   pr obl e m .  T he   ne twor k  is   tr a in e d  u s in g  th e  A da m   opt im is e r   f or   te n  e poc hs ,  w it h  a   le a r ni ng  r a te  1e - 4 . T he  ba tc h s iz e  i s  s e t  to  8. T he  A da m  opt im is e r , s hor t  f or   a da pt iv e  m om e nt  e s ti m a ti on , ha s  be c om e  a   pr e f e r r e d c hoi c e  i n de e p l e a r ni ng due  t o i t  is  di s ti nc t  a dva nt a ge s . A t  it  i s  c or e , A da m  s e a m le s s ly  c om bi ne s  t he   s tr e ngt hs   of   two   popula r   e xt e n s io ns   of   s to c ha s ti c   gr a di e nt   de s c e nt :  m om e nt um   a nd  r oot   m e a n  s qua r e   pr opa ga ti on  ( R M S pr op ) .   W hi le   m om e nt um   le ve r a ge s   pa s t  gr a di e nt s   to   s m oot h  out   th e   upda te   p r oc e s s ,  R M S pr op  dyna m ic a ll y  a dj us ts   th e   le a r ni ng  r a te   ba s e d  on  r e c e nt   gr a di e nt   m a gni tu de s .  T hi s   bl e nd  r e s ul ts   in     pe r - pa r a m e te r  a da pt iv e  l e a r ni ng r a te s , m a ki ng A d a m  pa r ti c ul a r l y e f f e c ti ve  f or  pr obl e m s  w it h  s pa r s e  gr a di e nt s ,  w hi c h  is   s ta nda r d  in   c om put e r   vi s io n.  A not he r   pi vot a l  f e a tu r e   of   A da m   is   it s   bi a s - c or r e c ti on  m e c ha ni s m ,   w hi c h   c or r e c ts  t he  i ni ti a l  z e r o bi a s  i n i t s  m ovi ng a ve r a ge s , e n s ur in g a  m or e  a c c ur a te  c onve r ge nc e .    T he   R e s N e t  a r c hi te c tu r e   is   ba s e d  on  it s   uni que   r e s id ua l  bl oc k  s tr uc tu r e .  E a c h  bl oc k  c ons is ts   of   two   c onvolut io na l  la ye r s ,  f ol lo w e d  by  ba tc h  nor m a li s a ti on  a nd  r e c ti f ie d  li ne a r   uni t  ( R e L U )   a c ti va ti on.  T he   f ir s t  la ye r  us e s  a  1× 1 ke r ne l  w it h s tr id e  s , w hi le  t h e  s e c ond la ye r  us e s  a  3x3 ke r ne l  w it h a  s tr id e  of  1. T he  out put  i s   a ugm e nt e d  by  a n   in te gr a l  s hor tc ut   c onne c ti on,  w hi c h  in c lu de s   a   1 × 1  c onvolut io na l   la ye r   a li gne d   w it h  th e   bl oc k’ s   f il te r   c ount   a nd  b a tc h  nor m a li s a ti on.   T hi s   de s ig n   a ll ow s   th e   n e twor k  to   le a r n   id e nt it y  f unc ti ons ,  pr e ve nt in g pe r f or m a nc e  de gr a da ti on w he n a ddi ng l a ye r s . T he  n e twor k s ta r ts  w it h a  7× 7 ke r ne l,  s tr id e  2, a nd a   2D   c onvolut io na l  la ye r ,  f ol lo w e d  by  ba tc h  nor m a li s a ti on  a nd  R e L U   a c ti va ti on.  A   3× 3  ke r ne l  f ol lo w s   th is ,  s tr id e   two  m a x  pool in g .  S ubs e que nt   s ta ge s   c ons i s t  of   m ul ti pl e   r e s id ua l  bl oc ks ,  in c r e a s in g  th e   f il te r   c ount   w hi le   r e duc in g  s pa ti a l  di m e ns io ns .  A f te r   e a c h  s ta ge ,  th e   f il te r   c ount   double s   w hi le   th e   di m e ns io ns   ha lv e .  T he   ne twor k   r e ve r s e s   th e   s pa ti a l  r e duc ti on  us in g  tr a ns pos e   c onvol ut io na l  la ye r s   f or   ups a m pl in g,  f ol lo w e d  by  ba tc h   nor m a li s a ti on  a nd  R e L U   a c ti va ti on.  T he   num be r   of   f il te r s   in   th e s e   la ye r s   de c r e a s e s   s im il a r ly   to   th e   in it ia l  s ta ge s .  T h e   f in a l  la ye r   is   a   3 - f i lt e r   c onvolut io na l  la ye r   th a t  m a tc he s   th e   in put   im a ge   c ha nne ls   w it h  ba tc h  nor m a li s a ti on.  A   s pe c if ic   s te p  f or   ha z e   r e m ova l  c om bi ne s   th e   o ut put   of   th e   f in a l  la ye r   w it h  th e   or ig in a l  in put ,  s ubt r a c ti ng t he  e s ti m a te d ha z e  f r om  t he  ha z y i m a ge  t o r e s to r e  c l a r it y.    T he   obj e c ti ve   f unc ti on  f or   tr a in in g  th e   ne twor k  is   th e   m e a n  s qua r e d  e r r or   ( M S E )   be twe e n  th e   de ha z e d   out put  i m a ge  a nd t he  c or r e s ponding gr ound - tr ut h c le a r  i m a ge .   T he  out put  i m a ge s  a r e  r e s iz e d  t o m a tc h  t he  s i z e   of   th e   gr ound  t r ut h  im a ge   be f or e   c om put in g  th e   M S E .  T he   A da m   opt im is a ti on  a lg or it hm   is   us e d  to   m in im is e   th e   lo s s .  M S E   is   c om m onl y  us e d  f or   r e gr e s s io n  ta s k s   due   to   it   i s   s im pl ic it y,  e m pha s is   on  m or e   s ig ni f ic a nt   e r r or s ,  a nd  s m oot h  gr a di e nt   pr ope r ti e s ,  w hi c h  m a ke   it   s ui ta bl e   f or   opt im is a ti on.  I n  a ppl ic a ti ons   li ke   im a ge   h a z e   r e m ova l,   th e   goa l  i s   to   m in im is e   th e   de vi a ti on  b e twe e n   th e   de ha z e d  out put   a nd   th e   pr e c i s e   r e f e r e nc e   im a ge .   M S E   na tu r a ll y  qua nt if ie s   th is   d e vi a ti on  by  c a lc ul a ti ng  th e   a ve r a ge   s qua r e d  di f f e r e nc e   be twe e n   th e   two.  I t  i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       E nhanc in g r oad image  c la r it y   w it h r e s id ual  ne u r al  ne tw or k  de h az in g m ode l   ( A e r un M ar ti n)   4151   pe na li s a ti on  of   m or e   s ig ni f ic a nt   e r r or s   e ns ur e s   th a t  th e   m ode l  a im s   f or   pr e c is io n  in   h a z e   r e m ova l,   w hi c h  is   c r uc ia l  f or  i m a ge  c la r it y. T he  M S E  e qua ti on i s  a s   ( 6) :      = ∑ ( = 1 −   ̂ ) 2   ( 6)     T o  a ddr e s s   th e   is s ue   of   e xpl odi ng  gr a di e nt s   of te n  e nc ount e r e d  in   de e p  ne twor ks ,  th e   pa pe r   im pl e m e nt e d  gr a di e nt   c li ppi ng  by  li m it in g  th e   L 2  nor m   of   th e   gr a di e nt s   to   0.1  a f te r   c om put a ti on.  A f te r   tr a in in g  f or   te n  e poc hs ,   th e   r e s id ua l  ne ur a l   ne twor k  de h a z e   ( R N N - D )   pr oc e s s e d  ha z y  im a ge s   a nd   ge ne r a te d   r e s ul ts   f r om   it s   f in a l  la ye r .  T he   ne twor k  c ons is te d  of   101  la ye r s   w it h  8,911, 369  pa r a m e te r s   a nd  w a s   c us to m is e d  to   ha ndl e   s pe c if ic   ha z e   c h a r a c te r is ti c s .   U nl ik e   g e ne r ic   a r c hi te c tu r e s ,  th e   ta il or e d  la ye r s   e f f e c ti ve l y   a ddr e s s e d  th e   im pa c t   of   ha z e   on  c ont r a s t,   c ol our ,  a nd  d e ta il .  B y  ut il is in g   r e s id ua l  bl oc k s ,  th e   ne twor k  le a r ne d  in tr ic a te   r e pr e s e nt a ti ons   w hi le   pr e s e r vi ng  im por ta nt   in put   in f o r m a ti on  th r ough  s ki p  c onn e c ti ons ,  w hi c h  a id e d  in   r e c ove r in g  f in e   de ta il s .   U ps a m pl i ng  us in g   tr a ns pos e   c onvolut io na l  la y e r s   r e ta in e d   c r uc ia l  s pa ti a l   in f or m a ti on  ne c e s s a r y  to   r e s to r e   or ig in a l  te xt ur e s  a nd de ta il s  obs c ur e d by h a z e .  T he  a r c hi te c tu r e   of  t he  R N N - D  i s  s how n i n F ig ur e  1.           F ig ur e  1. R e s N e t - ba s e d d e ha z in g a r c hi te c tu r e  w it h k - e s ti m a ti on f or  i m pr ove d i m a ge  c la r it y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4147 - 4157   4152   4.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N   A c c e s s   to   hi gh - qua li ty   tr a in in g  da ta   is   c r uc i a l  f or   e f f e c ti ve   tr a in in g  m ode ls   a nd   a c hi e vi ng  r obus t   a nd  a c c ur a te   de h a z in g  r e s ul t s   [ 2 2 ] .  T hi s   s tu dy  ut il is e s   th e   N Y U 2  d a ta s e t  to   ov e r c om e   th is   c ha ll e nge   f or   tr a in in g  pur pos e s .  T he   N Y U 2   da ta s e t  pr ovi de s   pr e c is e   tr a in in g  d a ta ,  a ll o w in g  th e   m ode l  to   le a r n  e f f e c ti ve ly   a nd  pr oduc e   e nha nc e d  r e s ul ts   in   im a g e   de ha z in g  ta s k s   [ 19 ] ,  [ 24 ] .  T he   tr a in in g  s e t  c on s is ts   of   27,256  im a ge s   f r om   th e   N Y U 2   da ta s e t,   w hi le   th e   te s t  s e t  in c lu de s   3,170  non - ove r la ppi ng  im a ge s .  T h e s e   d a ta s e t s   c ove r   di ve r s e   in door   s c e n e s   w it h va r yi ng l e ve ls  of  ha z e . H ow e ve r , i t  i s  e s s e nt i a l  to  not e  t ha t  th e  N Y U 2 d a ta s e t  pr im a r il y f oc us e s  on i ndoor   s c e ne s .  W he n  th e s e   m ode l s   a r e   te s te d   on  out doo r   da ta s e t s ,  s uc h  a s   th os e   c ont a in in g  r oa ds ,  a c c ur a c y  m a y   de c r e a s e   due   to   th e   dom a in   s hi f t  be twe e n  in door   a nd  out doo r   i m a ge s .  O ut door   im a ge s   of te n  e xhi bi t  di f f e r e nt   li ght in g  c ondi ti ons   a nd  a tm o s phe r ic   e f f e c ts   c om pa r e d  to   th e   in do or   da ta s e t,   im pa c ti ng  th e   m o de l' s   pe r f or m a nc e .  T he   tr a in in g  s e ts   w e r e   e xpa nd e d  to   in c lu de   th e   R E S I D E   da ta s e t  to   a ddr e s s   th is   li m it a ti on  a nd  im pr ove   th e   m ode l’ s   a da pt a bi li ty   to   a   br oa de r   r a nge   of   e nvi r onm e nt s   [ 2 5 ] .  T he   R E S I D E   da ta s e t  pr ovi de s   a   m or e   di v e r s e   s e t  of   im a ge s   f or   t r a in in g,   s pe c if ic a ll y  th e   out door   tr a in in g   s e t  ( O T S ) ,  w hi c h  c ons is ts   of   72,135  ha z y  a nd   c or r e s ponding  ha z e - f r e e   im a ge s .  I t  w a s   c om p a r e d  to   e ig ht   s t a te - of - th e - a r t  m e th ods   us in g  49  c le a n  im a ge s   a ugm e nt e d  w it h  s ynt he ti c   ha z e   to   e va lu a te   th e   m e th od’ s   p e r f or m a nc e .  T o  e ns ur e   a   f a ir   c om pa r is on,  1,400  tr a in in g  im a ge s   f r om   th e   N Y U 2  da ta s e t  w e r e   e xc lu de d.  T he   e va lu a ti on  ut il is e d  two  s t a nda r d  m e tr ic s :  S S I M   a nd P S N R  [ 2 6 ].     = 10   10                 ( 7)        (  ,  ) = ( 2   + 1 ) ( 2  ,  + 2 ) (  2 +  2 +   1 ) (  2 +  2 +   2 )     ( 8)     D ur in g   th e   e va lu a ti on ,  t hr e e   pr io r - b a s e d   m e th od s   [ 4] ,   [ 1 0 ] ,   [ 27 ]   a n d  f iv e   le a r ni ng - b a s e d  m e th ods   [ 5] ,   [ 6] ,  [1 2 ] ,  [ 15 ] ,   [ 2 8]   w e r e   c on s id e r e d   f or   c om pa r i s on .  T he   f ir s t   ba s e li n e   a ppr oa c h,   D C P ,  e s ti m a te s   a   ha z e - f r e e   im a ge   us i ng  th e   lo c a l  m i ni m um   s ta ti s ti c s   in   th e   in put   im a ge ’ s   ha z e - r e le va nt   c h a nn e l.   B ound a r y - c o ns tr a in e d  c ont e xt   r e gul a r is a ti on  ( B C C R )   c om bi ne s   c o nt e x tu a l  in f or m a ti on  a nd  g r a di e nt s   to   e s ti m a te   th e   tr a n s m is s io n  m a p.   T he   nonl o c a l  im a g e   de ha z in g  ( N L D )   a lg or it hm   c o ns id e r s   nonl oc a l  s e lf - s im il a r it y  a nd  te xt ur e   de t a il s   dur in g   de ha z in g. A m ong the   l e a r ni n g - ba s e d  m e th ods ,  c ol or  a tt e nua ti on   pr io r   ( C A P )   e m pl oy s   a   li n e a r   m ode l  b a s e d  o n  t he  a s s um p ti on   of  c ol our   c o ns i s t e nc y   a c r o s s   di f f e r e nt   r e gi on s .   D e ha z e N e t  a nd   m ul ti - s c a le   c o nvol ut io na l   n e ur a l   ne twor k   ( M S C N N )   a r e   C N N - b a s e d  m e th od s   th a t  l e a r n  t he   m a ppi ng  be t w e e n  h a z y  i nput s   a nd  th e ir   tr a n s m i s s io n.   AOD - N e t  in t e gr a t e s   tr a n s m i s s i on  a nd  a t m os phe r i c   li gh t  in to   a   n e w   va r i a bl e   f or   ha z e - f r e e   im a ge   e s ti m a ti o n.  G F N   us e s   a   f us i on - ba s e d  s tr a t e gy   th a t  in c or por a te s   w hi t e   b a l a nc e   ( W B ) ,   c on tr a s t  e nha nc e m e nt   ( C E ) ,   a n d  g a m m a   c or r e c ti on  ( G C )   to   de r iv e   c onf id e nc e   m a p s .   T he s e   m a p s   a r e   th e n  us e d   to   b le nd   in f or m a t io n  a nd  pr e s e r ve   r e gi o ns   w it h  im pr ove d  vi s ib il it y,   r e s ul ti ng   in   th e   f in a l  d e h a z e d  im a ge .   A   c om p a r a ti v e   a n a ly s is   of   va r io u s   de h a z i ng  te c hni que s ,  i nc lu d in g  pr io r - b a s e d  m e th od s   a nd  l e a r ni n g - ba s e d  m e th od s ,  w a s   c on duc t e d,  a nd  c om p a r e d  w it h   R N N - D .  T he   r e s ul t s   s h ow e d   th a t  pr io r - ba s e d   m e th od s   t e nd   to   ov e r e s t im a t e   th e   ha z e   th ic kne s s ,  l e a di ng  t o  d a r ke r ,   de ha z e d  i m a g e s  w it h  c ol our  di s to r ti o ns   in  c e r ta i n r e gi ons . A lt ho ugh C A P , D e ha z e N e t,  M S C N N , a n d A O D - N e t  pr oduc e d  r e s ul t s   c lo s e r   to   th e   gr ound   tr ut h,   r e s id ua l  h a z e   r e m a i ne d  i n  th e   d e ha z e d   im a ge s .  O n  th e   ot he r   ha nd ,  th e   R N N - D   a ppr oa c h  a nd   G F N   pr od uc e d  d e ha z e d   im a ge s   t ha t  c lo s e ly   r e s e m b le d   th e   gr ou nd  tr ut h  a nd   de m on s tr a t e d  s up e r io r  pe r f or m a n c e .  T h e  qu a li t a ti ve  a n a ly s is   is   s how n i n   F ig ur e  2.   B a s e d  on  th e   qua nt it a ti ve   a na ly s is   in   T a bl e   1,  R N N - D   out pe r f or m e d  th e   o th e r   m e th ods   in   P S N R   va lu e s , i ndi c a ti ng highe r  i m a ge  qua li ty .  T he  m e th od e f f e c ti ve ly  r e duc e s  ha z e , r e s ul ti ng i n a  hi ghe r   P S N R   a nd   th e   pr oduc ti on  of   de ha z e d  im a ge s   th a t  c lo s e ly   a li gn  w it h  th e   gr ound  tr ut h.  H ow e ve r ,  it   is   im por ta nt  t o  not e   th a t   th e   a ppr oa c h  m a y  not   c ons is te nt ly   out pe r f or m   ot he r   m e th ods   in  t e r m s   of   S S I M  f or   a ll   f og  le ve ls .  T hi s   c oul d  be   due   to   li m it a ti ons   in   c a pt ur in g  s tr uc tu r a l  in f or m a ti on.  S S I M   m e a s ur e s   s tr uc tu r a l  s im il a r it y  a nd  c ons id e r s   lu m in a nc e , c ont r a s t,  a nd s tr uc tu r e . R N N - D  m a y be   le s s  e f f e c ti ve  i n pr e s e r vi ng s tr uc tu r a l  i nf or m a ti on,  l e a di ng   to   lo w e r   S S I M   va lu e s   a t  c e r ta in   f og  le ve ls .  N e ve r th e le s s ,  th e   a ppr oa c h  ge ne r a te s   vi s u a ll y  a ppe a li ng  de ha z e d  im a ge s   w it h  f e w e r   c o lo ur   di s to r ti ons   a nd  de m ons tr a te s   s upe r io r   im a ge   qua li ty   ba s e d  on  P S N R   va lu e s .  T hi s   e f f e c ti ve ly  r e duc e s  ha z e , pr oduc in g hi gh - qua li ty  de ha z e d i m a ge s  t ha t  c lo s e ly  m a tc h t h e  gr ound tr ut h.   T he   pe r f or m a nc e   of   R N N - D   w a s   f ur th e r   e va lu a te d   on  th e   R E S I D E   da ta s e t,   w hi c h   in c lu de s   in door   a nd  out door   im a ge s   w it h f our   s ta te - of - th e - a r t  im a ge   de ha z in g  a lg or i th m s   ( D C P ,  A O D - N e t,   D e ha z e N e t,   a nd  G F N ) .   F ig ur e   3  vi s ua ll y  c om pa r e s   th e   a lg or it hm s   f or   in door   a nd   out door   s c e ne s .  D C P   e xhi bi ts   s ig ni f ic a nt   c ol our   di s to r ti on  a nd  lo s s   of   de ta il ,   w hi le   A O D - N e t  f a il s   to   obl it e r a te   ha z e   a nd  pr oduc e s   lo w - br ig ht ne s s   im a ge s .  D e ha z e N e t  t e nds   to   ove r c om pe n s a te   f or   br ig ht ne s s   r e la ti ve   to   th e   gr ound  tr ut h.  I n  c ont r a s t,   R N N - D  de m ons tr a te s   r e m a r ka bl e   a c c ur a c y  in   r e c ove r in g  de ta il s ,  pa r ti c ul a r ly   in   r ow   4,  w he r e   it   s uc c e s s f ul ly   r e s to r e s   th e   to w e r s   in   th e   de pt h  of   th e   im a ge .  T he   r e s ul ts   obt a in e d  by  th e   ot he r   a lg or it hm s   a r e   uns a ti s f a c to r y  in   c om pa r is on,  hi ghl ig ht in g  th e   s upe r io r   pe r f or m a nc e   of   R N N - D   in   te r m s   of   r e a li s ti c   im a ge   de ta il s   a nd   c ol our   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       E nhanc in g r oad image  c la r it y   w it h r e s id ual  ne u r al  ne tw or k  de h az in g m ode l   ( A e r un M ar ti n)   4153   f id e li ty .  T a bl e   2  s um m a r is e s   th e   P S N R   a nd  S S I M   f or   in door   a nd  out door   s c e ne s .   R N N - D   d e m ons tr a te s   s upe r io r   pe r f or m a nc e ,  a c hi e vi ng  s ig ni f ic a nt ly   hi ghe r   P S N R   va lu e s   th a n  th e   ot he r   m e th ods .  S pe c if ic a ll y,  it   a c hi e ve s   P S N R   va lu e s   of   28.87  a nd  28.39   f or   in door   a n d  out door   s c e ne s ,  r e s pe c ti ve ly ,  s ur pa s s in g   th e   r e s ul t s   of   th e   ot he r   a lg or it hm s .   I n  c onc lu s io n,  R N N - D   out pe r f or m s   s ta te - of - th e - a r t  de ha z in g  a lg or it hm s   qua nt it a ti ve ly   a nd  qua li ta ti ve ly , r e s to r in g c le a r  a nd na tu r a l  im a ge s  f r om  ha z y s c e n e s .                              ( a )   ( b)   ( c )   ( d)   ( e )   (f)   ( g)   ( h)   ( i)   ( j)   ( k)     F ig ur e  2. T he  de ha z e d r e s ul ts  on t he  s ynt h e ti c  da ta s e t  ( a )  ha z y i nput , ( b)  D C P  [ 4] ,  ( c )  B C C R  [ 10] ,    ( d)  N L D  [ 27] ,  ( e )  C A P  [ 28] ,  ( f )  M S C N N  [ 12] ,  ( g)  D e ha z e  N e t  [ 5] , ( h) A O D - N e t  [ 6] ,  ( i)   G F N  [ 15 ] ,    ( j)  R N N - D , a nd ( k)  gr ound t r ut hs       T a bl e  1. A ve r a ge  P S N R   a nd S S I M  va lu e s  of  de ha z e d r e s ul ts  on  N Y U 2 da ta s e t   E va l ua t i on   P S N R / S S I M   P a pe r s   D C P  [ 4]   BCCR  [ 10]   N L D  [ 27]   C A P  [ 28]   M S C N N   [ 12]   D e ha z e N e t   [ 5]   AOD - N e t   [ 6]   G F N ( G )   [ 15]   P r opos e d   L i ght   18.74/ 0.77   17.72/ 0.76   18.61/ 0.71   21.92/ 0.83   22.34/ 0.82   24.87/ 0.84   22.64/ 0.85   24.78/ 0.85   27.97/ 0.85   M e di um   18.68/ 0.77   17.54/ 0.75   18.47/ 0.70   21.40/ 0.82   21.21/ 0.80   23.37/ 0.83   21.33/ 0.84   23.68/ 0.84   27.96/ 0.78   H e a vy   18.67/ 0.77   17.43/ 0.75   18.21/ 0.70   20.21/ 0.80   20.51/ 0.79   21.98/ 0.82   20.24/ 0.81   22.32/ 0.83   27.98/ 0.80   R a ndom   18.58/ 0.77   17.35/ 0.75   18.28/ 0.71   19.99/ 0.78   20.01/ 0.78   20.97/ 0.80   19.36/ 0.78   22.41/ 0.81   28.00/ 0.77                     ( a )   ( b)   ( c )   ( d)   ( e )   (f)   ( g)     F ig ur e  3. I ndoor  a nd outdoor   r e s ul ts  i n S O T S :   ( a )  ha z y i nput ,  ( b)  D C P  [ 4] ,  ( c )  A O D - N e t  [ 6 ] ,    ( d)  D e ha z e N e t  [ 5] ,  ( e )  G F N   [ 16] ,  ( f )  R N N - D , a nd  ( g)  gr ound t r ut h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4147 - 4157   4154   T a bl e  2. Q ua nt it a ti ve  c om p a r is ons  of  S O T S  f or  di f f e r e nt  m e th ods   M e t hods   I ndoor   O ut door   P S N R   S S I M   P S N R   S S I M   D C P  [ 4]   16.62   0.82   19.13   0.81   AOD - N e t  [ 6]   19.06   0.85   20.29   0.88   D e ha z e N e t  [ 5]   21.14   0.85   22.46   0.85   G F N  [ 15]   22.30   0.88   21.55   0.84   R N N - D   28.87   0.83   28.39   0.82       S in c e   th e   de ve lo pe d  m ode l  pe r f or m e d  w e ll   in   th e   in door   a nd  ou td oor   da ta s e ts ,  it   w a s   e va lu a te d  f or   it s   r obus tn e s s  i n  r oa d da ta s e ts  f r om  t he  F r id a   a nd F r id a  2 D a ta s e ts .   T he s e  da ta s e ts   c ont a in  a  di ve r s e  r a nge  of  r oa d  im a ge s   w it h  di f f e r e nt   ha z e   le v e ls ,  a ll ow in g  f or   a   c om pr e he n s iv e   a s s e s s m e nt   of   th e   m e th od' s   e f f e c ti ve ne s s   und e r   va r io us   c ondi ti ons   a nd  a   c om pa r is on   w it h  tr a di ti ona l  a lg or it hm s .  T he   e va lu a ti on  in c lu de d   qua li ta ti ve   a nd   qua nt it a ti ve   a na ly s is   us in g  th e   S S I M   a nd  P S N R ,  f ol lo w in g  a   s im il a r   a ppr oa c h  in   a s s e s s in g  th e   R E S I D E   a nd   N Y U 2  da ta s e t s   to   e ns ur e   c ons is te n c y  a nd  c om pa r a bi li ty .  Q ua li ta ti ve   hi ghl ig ht e d  th e   di f f e r e nc e s   be twe e n  th e   pr opos e d  m e th od  a nd  pr e vi ous   a ppr oa c he s ,  f oc us in g  on  th e   r e a li s ti c   r e pr e s e nt a ti on  of   im a ge   de ta il s   a nd  c ol our   a c c ur a c y  in   r oa d  im a ge s .  F ig ur e   4   s how s   th e   e f f e c ti ve ne s s   of   th e   pr opos e d   a lg or it hm   c om pa r e d   to   e a r li e r   a ppr oa c he s   on   s ynt he ti c   im a ge s   f r om   th e   F R I D A   a nd  F R I D A   2  da ta s e t s .  A m ong  th e   c onve nt io na l  m e th od s ,  th e   D C P   de m ons tr a te d  th e   be s t  pe r f or m a nc e   in   r e m ovi ng  th e   f our   ty pe s   of   ha z e .  T he   pr opo s e d  m e th od  a c hi e v e d  r e s ul ts   c om pa r a bl e   to   th e   D C P ' s ,  but   s om e   r oa d  c ol our   di s to r ti o n  w a s   obs e r ve d  in   s ynt he ti c   im a ge s .  I n  th e   c a s e   of   he te r oge ne ous   ha z e ,  th e   pr opos e d  m e th od,  a lo ng  w it h  th e   A P S F   a nd  D C P ,  e f f e c ti ve ly   de ha z e d  th e   im a ge s   a nd  r e ve a le d   bui ld in gs   w it h   m or e   c la r it y  th a n   ot he r   m e th ods .   T he   pa tc h   m a p  a nd   hom ogr a phy - ba s e d   lo c a l   de ha z in g  ( P M H L D )   m e th od  pe r f o r m e d  w e ll   ove r a ll   but   e nc ount e r e d  di f f ic ul ti e s   in   de ns e   ha z e   a r e a s   w it h  c lo udy  e nvi r o nm e nt s .  T he   C A P   a lg or it hm   c a us e d  a   de c r e a s e   in   s a tu r a ti on  in   a c hr om a ti c   a r e a s   w it h  obj e c ts   s uc h  a s  c a r s  a nd  r oa ds .  T he  A P S F  m e th od, l ik e  t he  pr opos e d t e c hni q ue , s uc c e s s f ul ly  r e m ove d a ll  f our  t ype s  of  ha z e   w it hout  c a us in g a ny c ol our  c ha nge  i n obje c ts  w it hi n t he  r oa d s c e ne . T he  qua nt it a ti ve  m e a s ur e m e nt s  pr e s e nt e d   in   T a bl e   3  pr ovi de   qua nt it a ti ve   e vi de nc e   of   th e   e f f e c ti ve ne s s   of   t he   R N N - D   m e th od  c om pa r e d  to   ot h e r   m e th ods .  R N N - D   a c hi e ve d  a   P S N R   s c or e   of   27.799  dB ,  a n  S S I M   s c or e   of   0.584  on  th e   F R I D A   da ta s e t,   a   P S N R   s c or e   of  28.412 dB , a nd a n S S I M  s c or e  o f  0.73 on the FR I D A 2 da ta s e t.                             ( a )   ( b)   ( c )   ( d)   ( e )   (f)   ( g)   ( h)   ( i)   ( j)   ( k)     F ig ur e  4. Q ua li ta ti ve  c om pa r is on of  t he  F R I D A  a nd F R I D A 2 da ta s e ts :  ( a )  ha z y i nput , ( b)  D C P  [ 4] ,    ( c )  C A P  [ 29] , ( d)  D E F A D E   [ 30] , ( e )  D e ha z e N e t  [ 5] , ( f )  A O D - N e t  [ 6] , ( g)  A M E F  [ 31 ] , ( h)   P M H L D  [ 32] ,    ( i)  A P S F   [ 33] , ( j )  R N N - D , a nd ( k)  gr ound t r ut hs       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       E nhanc in g r oad image  c la r it y   w it h r e s id ual  ne u r al  ne tw or k  de h az in g m ode l   ( A e r un M ar ti n)   4155   T a bl e  3. Q ua nt it a ti ve  c om p a r is ons  on F R I D A  a nd F R I D A 2 da t a s e ts   D a t a s e t   M e t r i c s   H a z y   D C P   [ 4]   C A P   [ 29]   D E F A D E   [ 30]   D e ha z e N e t   [ 5]   AOD - N e t   [ 6]   A M E F   [ 31]   P M H L D   [ 32]   A S M F   [ 33]   R N N - D   F R I D A   ( 76  s a m pl e s )   S S I M   0.616   0.6   0.522   0.566   0.614   0.629   0.68   0.563   0.693   0.584   P S N R   11.167   13.316   12.494   13.226   12.926   13.229   1.237   12.697   13.875   27.799   F R I D A 2   ( 264  s a m pl e s )   S S I M   0.737   0.642   0.334   0.756   0.662   0.44   0.787   0.656   0.803   0.73   P S N R   10.472   11.638   8.826   12.048   11.8   9.749   12.713   11.695   12.549   28.412       T he  a va il a bi li ty   of   th e   or ig in a l  im a ge s   in   th e   s ynt he ti c   da ta s e t  a ll ow s   f or   m or e   a c c ur a te   c om p a r is ons   of  t he  ha z e  r e m ova l  a c hi e ve d by e a c h a lg or it hm .   H ow e ve r , a na ly s in g t he  a lg or it hm  us in g r e a l  r oa d da ta s e ts  i s   c r it ic a l  to  i de nt if y  it s  e f f e c ti ve ne s s . T hus , t he  a lg or it hm  w a s  f ur th e r  e va lu a te d on the   c it ys c a pe  r oa d  da ta s e t  to   a s s e s s  i ts  r obus tn e s s  i n de ha z in g  a c tu a l  r oa d i m a ge s  w it h r oa d  m a r ke r s . T a bl e   4   pr e s e nt s  a  qua li ta ti ve  a na ly s is   of   th e   m ode l' s   pe r f or m a nc e   on  s e le c te d  im a g e s   f r om   th e   da t a s e t   s in c e   th e r e   a r e   no  ha z e - f r e e   im a ge s   f or   qua nt it a ti ve   a na ly s is .   T he   de ha z e d  im a ge s   us in g  th e   R N N - D   a l g or it hm   s ig ni f ic a nt ly   i m pr ove   th e   vi s ib il i ty   o f   r oa d  m a r ke r s .  T hi s   e nha nc e m e nt   is   a tt r ib ut e d  to   th e   in c r e a s e d  c ont r a s t  di f f e r e nt ia ti on  be twe e n  th e   r oa d  s ur f a c e   a nd  th e   m a r ke r s .  T he   r e duc e d  c ont r a s t  be twe e n  th e s e   e le m e nt s   c a n  le a d  to   c la s s if ic a ti on  e r r or s   in   f oggy   c ondi ti ons .  H ow e ve r ,  th e   R N N - D   de ha z in g  te c hni que   e nha n c e s   th e   f e a tu r e   e xt r a c ti on  c a pa bi li ti e s   s pe c if ic   to   r oa d m a r ke r s , r e duc in g t he  l ik e li hood of  m is c la s s if ic a ti on.       T a bl e  4.  Q ua li ta ti ve  a n a ly s is   of  R N N - D  e f f e c ti ve ne s s   on  c it ys c a pe   r e a l  r oa d   da ta s e t   I m a ge   no   A c t ua l   i m a ge   D e ha z e d  i m a ge s   I m a ge   no   A c t ua l   i m a ge   D e ha z e d  i m a ge s   1       7       2       8       3       9       4       10       5       11       6       12           5.   C O N C L U S I O N   I n  c onc lu s io n,  th e   pr opos e d  R e s N e t - ba s e d  de ha z in g  a lg or it hm ,  R N N - D ,  ha s   de m ons tr a te d  e xc e ll e nt   pe r f or m a nc e   on  va r io us   da ta s e ts ,  in c lu di ng  N Y U 2,  R E S I D E ,  F R I D A ,  a nd  F R I D A 2.  I t   out pe r f or m e d  e xi s ti ng   s ta te - of - th e - a r t  de ha z in g  a lg or it hm s   in   t e r m s   of   obj e c ti ve   m e tr ic s   s u c h  a s   P S N R   a nd  S S I M ,  a s   w e ll   a s   s ubj e c ti ve   e va lu a ti ons   ba s e d   on  vi s u a l  qua li ty .  T he   a lg or it hm   e f f e c ti ve ly   r e c ove r s   c le a r   a nd   na tu r a l  im a ge s   f r om   ha z y   s c e ne s ,  e ve n  und e r   c ha ll e ngi ng  c ondi ti ons   w it h  va r yi ng  de gr e e s   a nd  ty pe s   of   ha z e . T hi s   m a ke s   it  a   pr om is in g  s ol ut io n  f or   e nha nc in g  im a ge   qua li ty   in   a dve r s e   w e a th e r   s it ua ti ons .  T he   qua nt it a ti ve  a na ly s is  s how e d  th a t  th e   pr opos e d  a lg or it hm   out pe r f or m e d  e xi s ti ng  te c hni que s   on  m ul ti pl e   da ta s e ts ,  in c lu di ng  S O T S :  in door ,  out door ,  N Y U 2,  F R I D A ,  a nd  F R I D A 2.  A ddi ti ona ll y,   th e   va li da ti on  on   r e a l  im a ge s   de m ons tr a te d  hi gh  c ont r a s t  be twe e n  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4147 - 4157   4156   r oa d  m a r ke r s   a nd  th e   r oa d s ur f a c e ,  w hi c h  e nh a nc e s   f e a tu r e   e xt r a c ti on  f or   r oa d  m a r ke r   c la s s if ic a ti on. T hi s   ha s   s ig ni f ic a nt   im pl ic a ti ons   f or   a ppl ic a ti ons   s uc h  a s   a ut onomou s   d r iv in g,  w he r e   im a ge   qua li ty   a nd  a c c ur a c y  a r e   c r uc ia l  f or   s a f e ty   a nd   r e li a bi li ty .  T he   pr opos e d  a lg or it hm ’ s   s upe r io r   pe r f or m a nc e   a nd  vi s ua ll y  a ppe a li ng  r e s ul ts   m a ke   it   a   pow e r f ul   to ol   f or   im a ge - de ha z in g  a ppl ic a ti ons .  F ut ur e   w or k  c oul d  di s c us s   th e   t e c hni que   f or   c la s s if yi ng  r oa d  m a r ke r s   e xt r a c te d  f r om   de ha z e d  im a ge s ,  f ur th e r   e nha nc in g  th e   c la s s if ic a ti on  a lg or it hm   a nd  r e duc in g e r r or s  c a us e d by f oggy il lu m in a ti on.       A C K N O WL E D G E M E N T S   T he   a ut hor s   e xpr e s s   th e ir   gr a ti tu de   to   th e   M a la ys ia n  gov e r nm e nt   f or   s pons or in g  th is   pr oj e c t  a nd  th os e   w ho  ha ve   c ont r ib ut e d  to   c om pl e ti ng  th is   pa p e r   di r e c tl y  or   in di r e c tl y.  T he   f undi ng  of   th is   r e s e a r c h  is   pr ovi de d   by a  gr a nt  f r om  t he  M a la ys ia n M in is tr y of  H ig he r  E duc a ti on ( F R G S /1 /2 019/ T K 04/ M M U /0 2/ 2) .       R E F E R E N C E S   [ 1]   H . A .   G ha ni   e t  al . , “ A dva nc e s  i n l a ne  m a r ki ng de t e c t i on a l gor i t hm s  f or  a l l - w e a t he r  c ondi t i ons ,”   I nt e r nat i onal  J our nal  of  E l e c t r i c al   and C om put e r  E ngi ne e r i ng ( I J E C E ) , vol . 11, no. 4, pp. 3365 – 3373, A ug. 2021, doi :  10.11591/ i j e c e .v11i 4.pp3365 - 3373.   [ 2]   J. - P .  T a r e l   a nd  N .  H a ut i e r e ,  “ F a s t   vi s i bi l i t y   r e s t or a t i on  f r om   a   s i ngl e   c ol or   o r   gr a y  l e ve l   i m a ge ,”   i n  2009  I E E E   12 th   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e  on C om put e r  V i s i on , I E E E ,  S e p. 2009, pp. 2201 – 2208 , doi :  10.110 9/ I C C V .2009.5459251.   [ 3]   K .  H e ,  J .  S un,  a nd  X .  T a ng,  “ G ui de d  i m a g e   f i l t e r i ng,”   I E E E  T r ans ac t i ons   on  P at t e r n  A nal y s i s   and  M ac hi ne   I nt e l l i ge nc e ,  vol .  35 ,   no. 6, pp. 1397 – 1409, J un. 2013, doi :  10.1109/ T P A M I .2012.213.   [ 4]   H .  K a i m i ng,  S .  J i a n,  a nd  T .  X i a oou,   “ S i ngl e   i m a ge   ha z e   r e m ova l   us i ng  d a r k  c ha nne l   pr i or ,”   i n  2009  I E E E   C onf e r e nc e   on C om put e r   V i s i on and P at t e r n R e c ogni t i on , I E E E ,  J un. 2009, pp. 1956 – 1963 , doi :  10.1109 / C V P R .2009.5206515.   [ 5]   B . C a i , X . X u, K . J i a , C . Q i ng, a nd D . T a o, “ D e ha z e N e t :  a n e nd - to - e nd s ys t e m  f or  s i ngl e  i m a ge  ha z e  r e m ova l ,”   I E E E  T r ans ac t i ons   on I m age  P r oc e s s i ng , vol . 25, no. 11, pp. 5187 – 5198, N ov. 2016, doi :  10.1109/ T I P .2016.2598681.   [ 6]   B . L i , X . P e ng, Z .  W a ng, J .  X u, a nd D .  F e ng, “ A O D - N e t :  a l l - in - one  de ha z i ng ne t w or k,”  i n  2017  I E E E  I nt e r nat i onal  C onf e r e nc e  on   C om put e r  V i s i on ( I C C V ) , I E E E , O c t . 2017, pp. 4780 – 4788 , doi :  10.1109/ I C C V .2017.511.   [ 7]   S . Z ha ng a nd F . H e , “ D R C D N :  l e a r ni ng de e p r e s i dua l  c onvol ut i ona l  de ha z i ng  ne t w or ks ,”   T he  V i s ual  C om put e r , vol . 36,  no. 9, pp .   1797 – 1808, S e p. 2020, doi :  10.1007/ s 00371 - 019 - 01774 - 8.   [ 8]   E r w i n,  “ I m pr ovi ng  r e t i na l   i m a ge   qua l i t y  us i ng  t he   c ont r a s t   s t r e t c hi ng,  hi s t ogr a m   e qua l i z a t i on,  a nd  C L A H E   m e t hod s   w i t h  m e di a n   f i l t e r s ,”   I nt e r nat i onal   J our nal   of   I m age ,  G r aphi c s   and  Si gnal   P r oc e s s i n g ,  vol .  12,  no.  2,   pp.  30 – 41,  A p r .  2020,  doi :   10.5815/ i j i gs p.2020.02.04.   [ 9]   Z . M . S a ni , L . J . C hua n,  T . A . I z z udi n, H . A . G ha ni ,  a nd A . M a r t i n, “ U r ba n R oa d m a r ke r  c l a s s i f i c a t i on us i ng hi s t ogr a m  of  or i e nt e d  gr a di e nt   a nd  l oc a l   bi na r y  pa t t e r n  w i t h   a r t i f i c i a l   ne ur a l   ne t w or k,”   i n   P r oc e e di ngs   of   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  E m e r gi n g   T e c hnol ogi e s  and I nt e l l i ge nt  Sy s t e m s :  I C E T I S 2021 , 2022, pp. 126 – 135 , doi :  10.1007/ 978 - 3 - 030 - 82616 - 1_12.   [ 10]   G .  M e ng,  Y .  W a ng,  J .  D ua n,  S .  X i a ng,  a nd  C .   P a n,  “ E f f i c i e nt   i m a ge   de ha z i ng  w i t h  bounda r y  c ons t r a i nt   a nd   c ont e xt ua l   r e gul a r i z a t i on,”  i n  T he  I E E E  I nt e r nat i onal  C onf e r e nc e  on C om put e r  V i s i on , 20 13, pp. 617 – 624 , doi :  10.1109/ I C C V .2013.82.   [ 11]   Z . L i  a nd J . Z he ng, “ E dge - pr e s e r vi ng de c om pos i t i on - ba s e d  s i ngl e  i m a ge  ha z e  r e m ova l ,”   I E E E  T r ans ac t i ons  on I m age  P r oc e s s i ng ,  vol . 24, no. 12, pp. 5432 – 5441, D e c . 2015, doi :  10.1109/ T I P .2015.2482903.   [ 12]   W .  R e n,  S .  L i u,  H .  Z ha ng,  J .  P a n,  X .  C a o,  a nd M . - H .  Y a ng,  “ S i ngl e   i m a ge   de h a z i ng  vi a   m ul t i - s c a l e   c onvol ut i ona l   ne ur a l   ne t w or ks ,”   i n  C om put e r   V i s i on - E C C V   2016:   14 th   E ur ope an  C onf e r e nc e ,  A m s t e r dam ,   T he   N e t he r l ands ,   O c t obe r   11 - 14,  2016,   P r oc e e di ng s ,  P ar t   I I  14 , 2016, pp. 154 – 169 , doi :  10.1007/ 978 - 3 - 319 - 46475 - 6_10.   [ 13]   M .  M .   H o,  J .  Z hou,  a nd   G .  H e ,  “ R R - D nC N N   v2.0:   e nh a nc e d  r e s t or a t i on - r e c ons t r uc t i on  de e p  ne ur a l   ne t w or k  f or   dow n - s a m pl i ng - ba s e d vi de o c odi ng,”   I E E E  T r ans ac t i ons  on I m age  P r oc e s s i ng , vol . 30, pp. 170 2 – 1715, 2021, doi :  10.1109/ T I P .2020.3046872.   [ 14]   X . L i u, Y . M a , Z . S hi , a nd  J . C he n, “ G r i dD e ha z e N e t :  a t t e nt i on - ba s e d m ul t i - s c a l e  ne t w or k f or  i m a ge  de ha z i ng,”  i n  2019 I E E E / C V F   I nt e r nat i onal  C onf e r e nc e  on  C om put e r  V i s i on ( I C C V ) , I E E E , O c t . 2019, pp. 73 13 – 7322 , doi :  10.1109/ I C C V .2019.00741.   [ 15]   W . R e n  e t  al . , “ G a t e d f us i on ne t w or k f or  s i ngl e  i m a ge  de ha z i ng,”  i n  2018 I E E E / C V F  C onf e r e nc e  on C om put e r  V i s i on and P at t e r n   R e c ogni t i on , I E E E ,  J un. 2018, pp. 3253 – 3261 , doi :  10.1109/ C V P R .2018.00343.   [ 16]   M .  K i m ,  S .  H ong,  H .  L e e ,  a nd  M .  G .  K a ng,  “ S i ngl e   i m a ge   de ha z i ng  of   r oa d  s c e ne s   us i ng  s pa t i a l l y  a da pt i ve   a t m os phe r i c   poi nt   s pr e a d   f unc t i on,”   I E E E  A c c e s s , vol . 9, pp. 76135 – 76152, 2021, doi :  10.1109/ A C C E S S .2021.3082175.   [ 17]   J .  M e ng,  Y .  L i ,  H .  L i a ng,  a nd  Y .  M a ,  “ S i ngl e   i m a ge   de ha z i ng  ba s e d  on   t w o - s t r e a m   c onvol ut i ona l   ne ur a l   ne t w or k,”   J our nal   o f   A r t i f i c i al  I nt e l l i ge nc e  and T e c hnol ogy , J un. 2022, doi :  10.37965/ j a i t .2022.0110 .   [ 1 8]   J .  Z hou ,  C .  T .  L e o ng,   a n d  C .  L i ,  “ M u l t i - s c a l e   a n d  a t t e nt i o n  r e s i d ua l   ne t w o r k  f o r   s i ng l e   i m a g e   de ha z i ng ,”   i n  2 02 1  6 th   I nt e r na t i o na l   C onf e r e nc e   on  I nt e l l i g e nt  C om p ut i n g  and  S i g na l   P r o c e s s i ng  ( I C S P ) ,  A p r .  2 021 ,  p p.  48 3 – 4 87 ,  do i :  1 0.1 10 9/ I C S P 518 82 .20 21 .94 08 801 .   [ 19]   W .  Y i ,  L .   D ong,  M .  L i u,   Y .  Z ha o,  M .  H ui ,  a nd   L .  K ong,  “ D C N e t :   dua l - c a s c a de   ne t w or k  f or   s i ngl e   i m a g e   de ha z i ng,”   N e u r al   C om put i ng and A ppl i c at i ons , vol . 34, no. 19, pp. 16771 – 16783, O c t . 2022, doi :  10.1007/ s 00521 - 022 - 07319 - w.   [ 20]   Y .  Y a ng,  C .  H ou,  H .  H ua ng,  Z .  Z ha ng,  a nd  G .  X i e ,  “ C a s c a de d  de e p  r e s i d ua l   l e a r ni ng  ne t w or k  f o r   s i ngl e   i m a ge   de ha z i ng,”   M ul t i m e di a Sy s t e m s , vol . 29, no. 4, pp. 2037 – 2048, A ug. 2023, doi :  10.1007/ s 0 0530 - 023 - 01087 - w.   [ 21]   J . Z hou, C . T . L e ong, a nd  C .  L i , “ M ul t i - s c a l e  a nd  a t t e nt i on r e s i dua l  ne t w or k f o r  s i ngl e  i m a ge  de ha z i ng,”  i n  2021 6t h  I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  I nt e l l i ge nt   C om put i ng   and  Si gnal   P r oc e s s i ng   ( I C SP ) ,  I E E E ,  A pr .  2021,  pp.  483 – 487 ,  doi :  10.1109/ I C S P 51882.2021.9408801.   [ 22]   X .  J i a ng,  C .  Z ha o,  M .  Z hu,  Z .  H a o,  a nd  W .  G a o,  “ R e s i dua l   s pa t i a l   a nd  c ha n ne l   a t t e nt i on  ne t w or ks   f or   s i ngl e   i m a ge   de ha z i ng,”   Se ns or s , vol . 21, no. 23, p. 7922, N ov. 2021, doi :  10.3390/ s 21237922.   [ 23]   P . W a ng, H . Z hu, H . H ua ng, H .  Z ha ng, a nd N . W a ng, “ T M S - G A N :  a  t w of o l d  m ul t i - s c a l e  ge ne r a t i ve  a dve r s a r i a l  ne t w or k f or  s i ngl e   i m a ge   de ha z i ng,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on C i r c ui t s   and  S y s t e m s   f or   V i de o  T e c hno l ogy ,  vol .  32,  no.   5,  pp.   2760 – 2772,  M a y  2022,  doi :   10.1109/ T C S V T .2021.3097713.   [ 24]   C . Y . J e ong, K . M oon, a nd M . K i m ,  “ A n e nd - to - e nd de e p l e a r n i ng a ppr oa c h f o r  r e a l - t i m e  s i ngl e  i m a ge  de ha z i ng,”   J our nal  of   R e al - T i m e  I m age  P r oc e s s i ng , vol . 20, no. 1, p. 12, F e b. 2023, doi :  10.1007/ s 11554 - 0 23 - 01270 - 2.   [ 25]   B . L i   e t  al . , “ B e nc hm a r ki ng s i ngl e - i m a ge  de ha z i ng a nd be yond, ”   I E E E   T r ans ac t i ons  on I m age  P r oc e s s i ng , vol . 28, no. 1, pp. 492 – 505, J a n. 2019, doi :  10.1109/ T I P .2018.2867951.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.