[發明專利]一種單幅圖像去雨除霧的信號處理方法

有效

• 申請號: 201811242065.1
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109360169B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 李東泰;張潔;何理;張博;曹品
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/30;G06T5/10
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李林合

1.一種單幅圖像去雨除霧的信號處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在雨天采集含有雨霧的雨霧降質圖像，并對其進行形態學腐蝕處理；

S2、對形態學腐蝕處理后的圖像計算生成暗通道圖像；

S3、根據生成的暗通道圖進行徑向基函數插值擬合，得到大氣調制傳播特性的平滑曲面函數；

S4、對平滑曲面函數和雨霧降質圖像的各顏色空間分量分別進行二維傅里葉變換，得到平滑曲面函數頻域信號和雨霧降質圖像各顏色空間分量的頻域信號；

S5、對平滑曲面函數頻域信號和雨霧降質圖像各顏色空間分量的頻域信號進行頻域相乘濾波和逆傅里葉變換，得到雨霧降質圖像各顏色空間雨霧入射光亮度的空間域信號；

S6、在對數域中，結合雨霧降質圖像各顏色空間雨霧入射光亮度的空間域信號和雨霧降質圖像中的各顏色空間分量，對其進行解混分離，得到各顏色空間對數域去雨除霧信號分量；

S7、對各顏色空間對數域去雨除霧信號分量進行指數變換與對比度拉伸，得到去雨除霧后的清晰圖像；

所述步驟S6中結合雨霧降質圖像紅、綠和藍顏色空間雨霧入射光亮度的空間域信號DR(z)、DG(z)、DB(z)和雨霧降質圖像中的各顏色空間分量R(z)、G(z)和B(z)，對其進行解混分離得到紅、綠和藍顏色空間對數域去雨除霧信號分量Rr(z)、Gg(z)和Bb(z)的公式為：

Rr(z)←log[R(z)+1]-log[DR(z)+1]；

Gg(z)←log[G(z)+1]-log[DG(z)+1]；

Bb(z)←log[B(z)+1]-log[DB(z)+1]。

2.根據權利要求1所述的單幅圖像去雨除霧的信號處理方法，其特征在于，所述步驟S1中：

將雨霧降質圖像I中結構元素確定為對雨霧降質圖像進行形態學腐蝕處理的公式具體為：

其中，I’為形態學腐蝕處理后的圖像；

為圖像形態學腐蝕操作運算符。

3.根據權利要求1所述的單幅圖像去雨除霧的信號處理方法，其特征在于，所述步驟S2中：

計算生成的暗通道圖像中各個像素點z的取值I^dark(z)為：

其中，I^c(q)為雨霧降質圖像I在顏色通道c中坐標q處的取值；

c∈{r，g，b}，對應于紅、綠和藍顏色空間；

Ω(z)為以z為中心的局部區域。

4.根據權利要求1所述的單幅圖像去雨除霧的信號處理方法，其特征在于，所述步驟S3中進行徑向基函數插值擬合的函數表達式為：

其中，h(z)為得到的大氣調制傳播特性的平滑曲面函數；

c₀、c₁和λ_i為擬合系數；

z_i為觀測的n個數據點集；

為徑向基函數，且r為空間點z與z_i之間的距離。

5.根據權利要求4所述的單幅圖像去雨除霧的信號處理方法，其特征在于，所述步驟S4中：

對平滑曲面函數h(z)進行二維傅里葉變換得到平滑曲面函數頻域信號H(s)的公式為：

對雨霧降質圖像的紅、綠和藍顏色空間分量R(z)、G(z)和B(z)分別進行二維傅里葉變換得到雨霧降質圖像紅、綠和藍顏色空間分量的頻域信號RF(s)、GF(s)和BF(s)的公式為：

其中，為對[·]進行二維傅里葉變換，且的二維傅里葉變換公式為：

其中，x為圖像的空間域橫坐標；

y為圖像的空間域縱坐標；

M為圖像的行數；

N為圖像的列數；

u為圖像的頻率域橫坐標；

ν為圖像的頻率域縱坐標；

j為虛數單位；

π為圓周率。