[發明專利]一種視頻圖像海霧去除清晰化方法

在審

• 申請號: 201410123351.1
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103903230A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 馬忠麗;文杰;劉宏達;何晨迪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00;H04N5/21
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種視頻圖像海霧去除清晰化方法，其特征在于：

（1）獲取海霧視頻圖像：

利用安裝在各類船上的可見光攝像頭進行數據的采集；

（2）單幀海霧圖像的去霧清晰化：

（2.1）強度分量提取：

強度分量I為：

I(x,y)＝(S_r(x,y)+S_g(x,y)+S_b(x,y))/³

I(x,y)表示在圖片(x,y)位置處的強度值，S_r、S_g、S_b分別表示為原海霧圖的紅色、綠色和藍色分量；

（2.2）邊緣檢測：

采用canny算子進行邊緣檢測；

（2.3）估計亮度分量：

利用基于邊緣信息的高斯濾波器對原強度分量進行高斯濾波，令canny邊緣檢測后的圖片為I_edge，邊緣檢測后的圖片中邊緣表示為白色，值為1，非邊緣為黑色，值為0，對原始圖片中非邊緣區域進行高斯濾波得到估計的亮度分量，首先得到原海霧圖像中含有邊緣的對應區域：

L_edge(x,y)＝I(x,y)·I_edge(x,y)

需要經過高斯平滑的非邊緣區為：

I_n-edge(x,y)＝(1-I_edge(x,y))·I(x,y)

經過基于邊緣的高斯濾波平滑估計的亮度圖像為：

L(x,y)＝L_edge(x,y)+I_n-edge(x,y)*G(x,y)

其中G(x,y)為高斯函數，且σ是高斯函數的尺度參數，k為歸一化因子，使∫∫G(x,y)dxdy＝1；

（2.4）估計反射分量：

由強度圖像初步估計的反射分量為：

r(x,y)＝log(I(x,y))-log(L(x,y))

（2.5）補償反射分量：

引入原強度分量來改善反射分量的色調：

r′(x,y)＝log(I(x,y))+r(x,y)

（2.6）增強對比度：

采用分段線性截取拉伸灰度變換的方法進一步對處理后的圖片進行增強，提高圖像的對比度：

（2.6.1）根據得到的反射分量，對像素值進行排序，取總像素數N×0.01位置處的像素值作為下截點d_min，取N×0.99位置處的像素值作為上截點d_max；

（2.6.2）對反射分量r′進行分段截取拉伸變換映射到區間[0,255]，增強對比度

R(x,y)=10×r′(x,y)-dmaxmax(r′(x,y))-dmax+245,r′(x,y)>dmax0,r′(x,y)<dmin245×r′(x,y)-dmindmax-dmin,else]]>

max(r′(x,y))為反射分量的最大值；

(2.7)恢復色彩

引入原海霧圖的每個通道與強度分量的權重：

Oi(x,y)=R(x,y)·Si(x,y)I(x,y);]]>

i表示RGB三通道中的通道，O_i(x,y)表示在第i個通道坐標為(x,y)處經過處理后的值，R(x,y)為求得的反射分量，S_i表示原始海霧圖的通道，I是強度分量；

（3）視頻圖像海霧去除清晰化：

（3.1）提取幀差法背景

通過攝像頭讀入的視頻幀，灰度化以后像素點在時間t_i處的灰度值為F(x,y,t_i)，將當前幀與前一幀做差分，得到二值圖像D(x,y,t_i)，

D(x,y,ti)=255|F(x,y,ti)-F(x,y,ti-1)|≥T0|F(x,y,ti)-F(x,y,ti-1)|<T,]]>???????????T是閾值

計算非運動區域的累加值，定義為非運動區域疊加的次數：

sum(x,y)=sum(x,y)+F(x,y,ti)D(x,y,ti)=0sum(x,y)D(x,y,ti)=255]]>

num(x,y)=num(x,y)+1D(x,y,ti)=0num(x,y)D(x,y,ti)=255]]>

通過求平均值得到背景：

B(x,y)＝sum(x,y)/num(x,y)

（3.2）海霧視頻圖像去霧

利用單幀圖像海霧去除清晰化算法對同一背景下的第一幀圖像進行去霧處理，得到清晰化的當前幀圖像，得到當前背景下的霧氣遮罩：

W_i(x,y)＝S_i(x,y)-O_i(x,y)

i代表RGB三通道某一個通道，S為原海霧視頻的某一幀圖像，O為單幀去霧算法得到的清晰化圖像，將同一背景下后續的所有視頻幀減去霧氣遮罩得到當前背景下的清晰化視頻。