[發明專利]基于暗原色先驗和Retinex的視頻去霧方法及存儲介質

有效

• 申請號: 201911094014.3
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110852971B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 劉增力;付鈺
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90;G06T5/50
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

1.一種基于暗原色先驗和Retinex的視頻去霧方法，其特征在于，所述方法的包含如下步驟：

Step1、對根據輸入的視頻序列采用平均值法求取視頻背景圖像，并應用于整個視頻序列，有霧圖像成像構成模型表達式為：

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))＝Aρ(x)t(x)+A(1-t(x))

式中，I(x)為視頻圖像采集設備捕獲到的有霧圖像，A為大氣光值，J(x)為未受霧氣影響的原始清晰無霧圖像，即本方法的最終輸出，ρ(x)為場景反照率，t(x)為介質傳播圖；

為實現對大氣光值A和介質傳播圖t(x)的估計，采用平均值法求取視頻背景圖像I_bc(x)，并對大氣散射模型表達式，兩邊取最小值操作可得：

式中，和ρ^C(x)為I_bc(x)和ρ(x)中一個彩色通道；表示對{R,G,B}通道對應的像素點取最小值；I^dark和ρ^dark定義為I_bc(x)和ρ(x)的暗通道值；

Step2、利用暗原色先驗知識，若暗通道中的白色的尺寸小于灰度開運算中結構元素的尺寸，則場景反照率的暗通道值趨近于0，通過對背景圖像暗通道表達式兩側進行灰度開運算后變換得到介質傳播圖的初始估計t(x)，且取值不大于t(x)中對應的像素點的取值；

對所述I^dark表達式兩側取灰度開運算，可得：

式中，和t′(x)為其對應值進行灰度開運算處理后的結果；

所述介質傳播圖的初始估計t′(x)表達式為

Step3、A的區間估計可表示為：

式中，表示對{R,G,B}通道對應的像素點取最大值；a為調節參數，并定義a為中所有像素點的灰度均值；

Step4、利用由Step3求得的大氣光值A與輸入視頻的每一幀圖像I(x)通過運算得到M(x)，進而得到逆反照率N(x)

式中，I(x)為輸入的有霧視頻的對應每一幀圖像，A為由Step3求得的大氣光值；

Step5、將Step1獲得的背景圖像和Step3求取的大氣光值A代入大氣散射模型表達式，得到介質傳播圖的粗略估計，所述介質傳播圖的粗略估計表示為t″(x)；

Step6、采用自適應參數調整的方法對Step5中求得的介質傳播圖的粗略估計t″(x)進行修正，t″(x)＝imadjust(t″(x),[min(t″(x)),max(t″(x))],[t_d·min(t″(x)),min(t_u·max(t″(x),1)])

式中，imadjust(g)表示對t″(x)中灰度值進行線性映射，t_d和t_u用來調節映射區間范圍；

采用圖像融合的方式，實現介質傳播圖的值域調整，通過下式得到介質傳播圖的最終估計t″′(x)：

t″′(x)＝ω₁·t′(x)+ω₂·t″(x)

式中，ω₁和ω₂為加權系數，且滿足ω₁+ω₂＝1；

Step7、將輸入的視頻幀圖像I(x)與Step3求得的大氣光值A和求得的介質傳播圖代入計算，通過運算得到逆反照率N(x)：

進而得到場景反照率ρ(x)：

其中，M(x)和N(x)由Step4得到，t(x)為介質傳播圖由Step6得到；

Step8、將Step7的反照率ρ(x)與Step3求得的大氣光值A相乘的結果進行色調調整后得到去霧視頻；按照大氣散射模型理論得到的初始復原圖像J(x)表達式為：

對求得的經自適應對數映射算子對復原視頻幀圖像進行色彩調整后得到最終的輸出圖像J_op(x)表達式為：

式中，J^C(x)為復原視頻幀圖像J(x)中的一個彩色通道，J_op(x)為對J^C(x)進行色彩調整后的輸出結果，為J^C(x)中像素點的最大值，O_dmax和b分別為顯示設備可以顯示的最大亮度值和偏置參數。