[發(fā)明專利]一種視頻幀圖像去霧方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310189056.1
• 申請(qǐng)日: 2013-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN104168402B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉敏;潘石柱;樊斐佳;倪寒竹;張興明;傅利泉;朱江明;吳軍;吳堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大華技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/14
• 分類號(hào): H04N5/14;H04N5/21
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種視頻幀圖像去霧方法及裝置。

背景技術(shù)

戶外景物的光學(xué)圖像往往會(huì)由于有霧天氣的影響而呈現(xiàn)出對(duì)比度降低及顏色偏灰白色等降質(zhì)現(xiàn)象，這將直接限制和影響了室外目標(biāo)識(shí)別和室外視覺監(jiān)控等各種視覺系統(tǒng)效用的發(fā)揮。

目前，對(duì)圖像去霧的研究可以主要分為兩類：基于圖像增強(qiáng)的去霧方法和基于圖像退化物理模型的去霧方法。前者主要是主觀的處理，而后者主要是通過使用退化的先驗(yàn)知識(shí)來試圖重建一幅因天氣而退化的圖像。基于圖像增強(qiáng)的去霧方法通常計(jì)算量大、可靠性不穩(wěn)定；基于退化的物理模型的去霧方法中，在取景對(duì)象在較大范圍內(nèi)不與天空接近或沒有陰影覆蓋的情況下去霧效果較好的是何凱明在2009年提出的一種基于暗原色的單幀圖像去霧算法，該算法建立在麥卡特尼(McCartney)提出的大氣散射物理模型基礎(chǔ)上：在天氣狀況不良的情況下，由于大氣中存在灰塵顆粒或者雨滴等懸浮物，場(chǎng)景中反射到相機(jī)的光線在其傳播路徑上經(jīng)過顆粒的吸收和散射，到達(dá)相機(jī)時(shí)已經(jīng)退化，造成了成像后的圖片對(duì)比度低、色彩失真及圖像霧化。大氣顆粒的光散射模型如圖1所示，由此建立的帶霧圖像的數(shù)學(xué)模型為：

E(x)＝J(x)e^-βd(x)+E_∞(1-e^-βd(x)) (1)

其中，e^-βd(x)代表衰減系數(shù)(也可稱為傳播函數(shù)或傳播圖)，J(x)代表場(chǎng)景的輻照度，E_∞代表大氣亮度，β代表散射系數(shù)。J(x)e^-βd(x)和E_∞(1-e^-βd(x))分別表示了光的直接衰減模型和大氣亮度模型，E(x)代表觀察到的帶霧的圖像。為了對(duì)圖片進(jìn)行去霧，即需要找到目標(biāo)真實(shí)的輻照度J(x)，也即去霧后的圖像。

在記t(x)＝e^-βd(x)時(shí)，上述公式(1)變?yōu)楣?2)：

E(x)＝J(x)t(x)+E_∞(1-t(x)) (2)

公式(2)中，由于t(x)和E_∞未知，不能直接得到J(x)。何愷明等通過暗原色先驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律(即絕大多數(shù)戶外無霧圖像的非天空的每個(gè)局部區(qū)域里，某一些像素總會(huì)在至少一個(gè)顏色通道具有很低的值)，解決了t(x)和E_∞的計(jì)算問題，具體步驟如下：

第一步：利用公式(3)計(jì)算圖像上每一點(diǎn)的暗原色；

公式(3)中J_dark為圖像J的強(qiáng)度值接近于0的暗原色，E^c為圖像E的R、G、B三通道中的一個(gè)通道，W(x)是以x為中心的一塊區(qū)域。

第二步：利用公式(4)計(jì)算大氣亮度；

第三步：利用公式(5)確定傳播圖；

第四步：利用軟件摳圖算法(Soft Matting)對(duì)傳播圖進(jìn)行優(yōu)化處理；

第五步：利用公式(6)得到去霧后圖像；

后來的研究人員在何愷明的去霧方法的基礎(chǔ)上主要在以下兩個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)：

一方面：在大氣亮度估計(jì)方面的改進(jìn)。主要通過對(duì)圖像進(jìn)行分割等方式找到天空區(qū)域，進(jìn)而得到真實(shí)的大氣亮度。

另一方面：針對(duì)Soft Matting的改進(jìn)。由于Soft Matting方法耗時(shí)，影響實(shí)際應(yīng)用。后續(xù)的改進(jìn)方案中均采取濾波的方式替換Soft Matting方法，如中值濾波、均值濾波、雙邊濾波等。

然而，上述的技術(shù)方案都是建立在對(duì)單幀圖片的處理之上，對(duì)于視頻圖像的處理，可以針對(duì)構(gòu)成視頻圖像的每一幀分別利用上述方法進(jìn)行去霧處理，但并沒有考慮視頻圖像中的幀之間的關(guān)聯(lián)性，使得處理效果相對(duì)較差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種視頻幀圖像去霧方法及裝置，用以解決現(xiàn)有的針對(duì)視頻幀圖像的去霧方法中去霧效果相對(duì)較差的問題。

本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案如下：

一種視頻幀圖像去霧方法，包括：

確定當(dāng)前幀圖像相對(duì)于設(shè)定的參考幀圖像的運(yùn)動(dòng)區(qū)域和靜止區(qū)域以及當(dāng)前幀圖像的暗原色圖像，所述當(dāng)前幀圖像為視頻幀圖像中的除第一幀圖像外的圖像；