[發明專利]一種視覺特性去霧穩像探測系統

有效

• 申請號: 201711422363.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108053382B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 張弘;楊一帆;李偉鵬;袁丁
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/246
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種視覺特性去霧穩像探測系統，其特征在于：包括霧霾特性分析及增強模塊、基于多級參數反饋控制的目標探測系統模塊、穩像偏移量計算模塊和穩像回掃一體化控制平臺；

前端傳感器采集的原始圖像數據，其中原始圖像數據包括紅外和可見光圖像數據，首先輸入至霧霾特性分析及增強模塊，霧霾特性分析及增強模塊對原始圖像數據進行濾波器計算，完成在線去霧霾色偏自修正的上下界支撐圖像增強，得到去霧增強后的圖像，并傳輸給基于多級參數反饋控制的目標探測系統模塊；同時霧霾特性分析及增強模塊還根據原始圖像和去霧增強后的圖像計算均方差信噪比，作為校正參數1輸入給穩像回掃一體化控制平臺；

基于多級參數反饋控制的目標探測系統模塊，包括帶通濾波目標檢測子模塊和目標跟蹤子模塊；帶通濾波目標檢測子模塊對去霧增強后的圖像預處理后計算得到峰值信噪比，作為校正參數2輸入給穩像回掃一體化控制平臺，再進行多次帶通濾波得到帶通濾波結果，之后對帶通濾波結果進行分割，對分割結果進行形態學處理，剔除噪聲影響點對形態學處理后的結果進行聚類，對聚類結果根據已知特性篩選出檢測結果，輸出至目標跟蹤子模塊；目標跟蹤子模塊，采用基于校正參數的前饋組合決策視覺目標跟蹤算法根據接收包含檢測結果的圖像數據進行目標跟蹤運算，自動解算圖像中指定目標的位置偏移量，再輸出給外部上位機，實現對目標的長期穩定跟蹤；

穩像偏移量計算模塊，對輸入的相鄰兩幀圖像進行預處理后，得到灰度圖像，使用相位相關法進行配準，對全局運動狀況進行估計，計算得到整體的環境偏移分量；該環境偏移分量的產生是由于外界環境對圖像穩像回掃一體化控制平臺的各種抖動影響，所造成的相鄰兩幀圖像出現的偏移量，因此將其作為穩像偏移量輸出給穩像回掃一體化控制平臺；

穩像回掃一體化控制平臺，一方面是利用輸入的校正參數1和校正參數2，計算得到傳感器回掃時間偏移量，在信噪比較小的情況下增加回掃時間，提高目標的信噪比，通過控制萬向鉸鏈對傳感器進行回掃控制，即在主要運動方向中插入固定步長的反方向回掃動作，從而延長傳感器對同一像素的積分時間，有效提高目標信噪比；另一方面根據穩像偏移量計算模塊的穩像偏移量輸出，轉換成模擬電信號疊加上音圈電機的驅動信號上引起反射鏡轉動，通過控制反射鏡的轉角調整成像的視軸位移，完成傳感器的位移調整，保證傳感器采集的原始圖像穩定，實現對目標的長期穩定跟蹤監視。

2.根據權利要求1所述的視覺特性去霧穩像探測系統，其特征在于：所述霧霾特性分析及增強模塊包括色偏估計器、上下界支撐去霧增強濾波器和校正增強器三部分；

所述色偏估計器針對霧霾影響的成像圖像，利用色偏估計構建去霧模型，計算出色偏估計值后對原始圖像均衡化校正后，傳輸給上下界支撐去霧增強濾波器；

所述上下界支撐去霧增強濾波器，對均衡化校正后的圖像采用上下界保邊濾波估計器，建立一種上下界支撐估計計算模型，對輸入圖像分別計算上界值和下界值的雙向迭代保邊濾波，得到上支撐曲面和下支撐曲面，作為上下界保邊濾波估計值傳輸給校正增強器；

所述校正增強器包含幀間參數穩定器和裕量常數均衡化校正器，幀間參數穩定濾波器根據上下界支撐去霧增強濾波器的上下界保邊濾波估計值和裕量常數均衡化校正器得到的調節參數，得到穩定連續變化的幀間調節參數。

3.根據權利要求2所述的視覺特性去霧穩像探測系統，其特征在于：所述色偏估計器具體實現如下：

(1)接收原始圖像數據I₀，統計圖像中心區域的各像素點顏色通道的亮度冪次方值；

(2)采取八倍降采樣并線性求和，得到紅色R、綠色G、藍色B顏色通道分量的累計值，分別記為S_R、S_G、S_B；

(3)根據受霧霾影響的圖像先驗知識，假定有霧霾的圖像區域呈現偏黃，會導致R顏色通道分量和G顏色通道的高亮區域高于藍色通道的高亮區域，此時S_R和S_G高于S_B，則以B顏色通道分量的累計值作為基準值，計算其他顏色通道分量與其的比值，最終得到含霧霾圖像的色偏修正估計值，用該值對圖像進行均衡化校正后，設均衡化校正后的圖像表示為I₁，輸出至上下界支撐去霧增強濾波器。