[發明專利]一種基于景深先驗的公路交通視頻去霧算法

有效

• 申請號: 201910150313.8
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109903253B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 胡眾義;許明海;肖磊
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

本發明公開了一種基于景深先驗的公路交通視頻去霧算法，具體包括以下步驟：S1、估計大氣光傳輸圖：首先將采集的圖像分成若干矩形小塊，估計每個區域的相對景深值，其范圍是0到1，0為最遠處，1為最近處，涉及公路交通技術領域。該基于景深先驗的公路交通視頻去霧算法，可實現通過分析霧天公路交通的特點，提出了公路景深先驗來獲取大氣光傳輸圖，并結合基于灰度直方圖的天空分割法來估計大氣光強度，同時通過對大量圖像統計發現公路景深的變化規律，并利用該先驗知識估計公路霧天圖像景深，實現公路交通圖像去霧，通過分析得出本發明算法的時間復雜度僅是圖像像素數的線性函數，處理速度快。

技術領域

本發明涉及公路交通技術領域，具體為一種基于景深先驗的公路交通視頻去霧算法。

背景技術

視覺是人類獲取圖像信息的主要途徑，人類通過眼睛直接或間接從觀測系統采集到的客觀世界中獲得不同形式的反饋信息，圖像處理已經與人類的活動息息相關，不論在日常生活中，還是在國防領域，圖像質量都至關重要，在大霧的環境下，受大氣散射影響，目標場景能見度降低，圖像質量也隨之下降，最終導致相關的圖像處理系統的性能受到較大程度影響，嚴重情況下這類應用甚至無法正常運行，近年來，國內外研究機構及學者對霧天降質圖像去霧處理問題越來越關注，提出或優化了許多圖像去霧的算法，在霧天中水面和天空的顏色相似度較高，臨界位置的處理更是其中重點和難點。

目前學者從模型復原和圖像增強兩個方面均有研究，在去霧的過程中，主要的核心問題是大氣光強度值準確估計和圖像景深值計算的方法，圖像去霧是計算機視覺的熱門研究領域之一，國內外研究機構及學者針對圖像去霧的問題，提出許多算法，優化已有算法，由于公路交通天氣狀況動態性強，不確定因素相對較多，當前傳統的去霧算法不能直接復制到公路交通場景中進行應用，本發明在已有成果基礎上，分析霧天公路交通的特點，提出了公路景深先驗來獲取大氣光傳輸圖，并結合基于灰度直方圖的天空分割法來估計大氣光強度，本發明通過對大量圖像統計發現公路景深的變化規律，并利用該先驗知識估計公路霧天圖像景深，實現公路交通圖像去霧，通過分析得出本發明算法的時間復雜度僅是圖像像素數的線性函數，處理速度快。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于景深先驗的公路交通視頻去霧算法，解決了傳統的去霧算法不能直接復制到公路交通場景中進行應用，處理速度慢的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種基于景深先驗的公路交通視頻去霧算法，具體包括以下步驟：

S1、估計大氣光傳輸圖：首先將采集的圖像分成若干矩形小塊，估計每個區域的相對景深值，其范圍是0到1，0為最遠處，1為最近處，可從觀察者到無窮遠處的變化由1變化到0，相機焦距參數設置可控制變化的快慢，為提取相對景深，將圖像從RGB顏色空間轉換到YCbCr顏色空間，圖像的亮度分量Y可以表示為Y＝k1R+k2G+k3B+C，將亮度分成若干15x15的小區域塊，然后計算小區域塊像素亮度的平均值，之后直接用經驗公式計算粗略大氣光傳輸圖；

S2、大氣光傳輸圖細化：通過利用邊緣保留的導向濾波器，對S1得到的粗略大氣光傳輸圖進行基于局部最優的大氣光傳輸圖改進，減輕塊狀現像，以增強圖像的細節；

S3、基于灰度直方圖的天空分割法估計大氣光強度：首先將公路交通霧天彩色圖像轉換為灰度圖，統計灰度圖的每一個像素，生成灰度直方圖，然后采用一個低通濾波器去除直方圖毛刺，使灰度圖像直方圖曲線盡量平滑，峰谷位置更加明顯，確定圖像直方圖的最大“峰值灰度積”點和該峰值點附近的兩個谷值點，這兩個谷值點之間對應像素的均值即為天空區域的亮度值，定義直方圖“峰值灰度積”點為峰值點像素數量與對應灰度值的乘積,具體可以表示為：P＝N_p·I_g；