[發明專利]一種基于大氣散射模型的手術視頻實時去霧增強方法

有效

• 申請號: 201911044560.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110910319B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 花蘇榕;陸遙;廖泉;高俊義;徐沛然;唐瑜韜;姜繼鋼;陳革;韓顯林;吳文銘;趙玉沛
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院北京協和醫院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/269
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

本發明公開了一種基于大氣散射模型的手術視頻實時去霧增強方法，包括以下步驟：1.獲取圖像并分解成一幀幀圖像處理；2.對RGB三通道求得最小值，得最小值圖像，用最小值濾波求得暗通道圖像；3.使用導向濾波求得精細暗通道圖像，通過精細暗通道圖像求得透射率圖像；4.選最小值圖像排序前n的像素點取平均值，求RGB三通道的均值，加權得到大氣光值；5.將透射率圖像、大氣光值代到大氣散射模型得到去霧后的圖像；6.使用圖像增強的方法處理去霧圖像得到清晰的去霧圖像；7.追蹤前后幀圖像像素點的位置，得到對應像素點在前幀的位置，對比透射率值，評估是否使用前幀像素值來替換當前像素值；8.綜合第6步及第7步得到最后的結果。

技術領域

本發明涉及視頻技術領域，更具體地，涉及一種基于大氣散射模型的手術視頻實時去霧增強方法。

背景技術

在霧氣彌漫的環境下，由于大氣中懸浮顆粒的影響，導致成像設備采集到的圖像顏色退化、對比度下降，導致圖像的整體品質下降，因此對有霧的圖像進行對比度增強、去霧處理具有很好的現實意義。當前對于單幅圖像進行去霧處理的算法有很多，例如：Tan提出一種自適應的灰度和彩色圖像的去霧算法，Fattal基于物體表面陰影與透射率具有局部統計不相關性假設，提出了一種彩色圖像去霧算法。然而，上述方法去霧效果不理想，同時在運行速度上都不太理想，無法達到視頻實時去霧處理的效果，而且在醫生進行內窺鏡手術時還會遇到較濃的霧氣情況，這些方法在這種情況下效果很不理想。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中去霧效果不理想，同時無法達到視頻實時去霧的處理效果的缺陷，提供一種基于大氣散射模型的手術視頻實時去霧增強方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于大氣散射模型的手術視頻實時去霧增強方法，包括以下步驟：

S1：通過腹腔鏡實時獲取圖像，并將獲取的圖像分解成一幀幀圖像；

S2：對每一幀圖像的RGB三通道分別求得最小值，得到最小值圖像，利用最小值濾波算法求得暗通道圖像；

S3：利用導向濾波對暗通道圖像進行處理，得到精細暗通道圖像，再將精細暗通道圖像代入到大氣散射模型，并得到透射率圖像；

S4：選取步驟S2中的最小值圖像中排序前n的像素點取平均值，然后分別求原圖像RGB三通道的均值，將平均值與均值加權得到初步的大氣光值；

S5：將步驟S3中的透射率圖像、步驟S4中的大氣光值代入到大氣散射模型，并得到去霧后的圖像；

S6：使用圖像增強的方法處理步驟S5中得到的去霧后的圖像，并得到清晰的去霧圖像；

S7：同時，通過光流法分別追蹤步驟S1中本幀圖像與前幀圖像的像素點的位置，得到本幀圖像對應像素點在前幀圖像中的位置，所述本幀圖像為步驟S2中待處理的圖像，所述前幀圖像為步驟S1中在本幀圖像前一幀的圖像；

S8：對于前后兩幀圖像，比較透射率值，將當前幀透射率值比前一幀透射率值低的像素點用前一幀的去霧圖像像素點替換；

S9：將步驟S8中處理后的圖像與步驟S6得到清晰的去霧圖像進行綜合；對圖像中每一個像素點進行比較，如果步驟S8中得到的輸出圖像的透射率大于步驟S6中得到清晰的去霧圖像的透射率時，則取步驟S8中得到的像素值；反之，則取步驟S6中的清晰的去霧圖像的像素值；

S10：最后綜合組成一個新的圖像作為最終輸出結果。

優選地，在所述步驟S2中，最小值濾波算法主要包括以下步驟：

s21：先對原圖像的行列進行增加，并用255填充新增區域；

s22：選取一個固定的正方形區域；

s23：對這個正方形區域的像素值進行排序，選出其中最小的值；