[發明專利]一種圖像自適應去霧方法

在審

• 申請號: 202010856742.X
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112017128A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 俞峰;湯勇明;鄭姚生
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開了一種圖像自適應去霧方法，實現結構包括：圖像傳感器模塊，圖像自適應去霧模塊和通用視頻傳輸接口模塊。本發明使用圖像傳感器將采集到的數據經圖像自適應去霧模塊處理，并按照通用視頻傳輸格式編碼輸出。圖像自適應去霧模塊可以將輸入的圖像數據進行自動判定，自動確定場景是否需要去霧，并且自動圈定天空區域，對需要去霧的像素區域執行去霧操作。該方法可以做到將自適應去霧功能集成進設備中，從而提高了目標設備在帶霧場景中獲取信息的能力，為后續的數字圖像處理提供了更加豐富的原始信息。

技術領域

本發明涉及數字圖像處理領域，特別是與平臺結合度較高的圖像算法實現，在邊緣計算應用場景下的圖像處理方法，與圖像自適應去霧算法，攝像頭的功能化集成應用等關系密切。

背景技術

圖像去霧在交通系統、安防領域、遙感監測、無人機技術和航運海事等諸多領域有著廣泛的應用，通過對原始輸入圖像的去霧可以有效增加人類從圖像上獲取的信息量。目前基于圖像增強方式進行去霧的技術通常忽視了色彩還原度和局部細節處理，而圖像恢復算法雖然具有較好的色彩還原度，但其通常難以在計算能力較低的平臺下做到實時處理，因此很難在面向視頻監控的領域發揮相應的作用，包含去霧功能攝像設備的使用效果通常并不理想。并且，在現代化集成度較高的攝像采集設備中，帶有去霧功能的攝像機往往需要人為指定去霧功能所需要的參數以及指定該攝像場景是否需要執行去霧操作，無法做到對不同復雜場景進行自適應去霧。因此，設計一種平臺可部署且具有自適應去霧功能的圖像自適應去霧方法在實際應用場景中意義巨大。

目前用于圖像去霧的處理器平臺主要為CPU,GPU,FPGA。在不同的應用場合下，不同的處理器平臺會帶來不同的優勢。CPU適合串行執行靈活性強的操作，在大規模，高吞吐量的圖像處理場合優勢不明顯。GPU平臺雖然可以高效地執行復雜的圖像去霧處理算法，但其部署的空間及功耗成本使之較少應用在小型的邊緣端設備中。FPGA平臺具有較高的能效比和強大的算力，適合并行處理高數據通量的去霧算法且便于集成在小型邊緣端的設備中，為設備的性能提升帶來突破。

圖像去霧算法在以往的論文專利中都有涉及，算法的設計思路有基于圖像增強的去霧算法，基于Retinex增強去霧以及基于暗通道先驗的圖像去霧。去霧算法的執行框架大致相同，都包含大氣光值估計，傳播圖函數估計以及圖像精細化操作。但以往的處理方法不具備自動判別圖像是否有霧的機制，即無法做到對輸入的圖像是否有霧進行判斷。之前方法在實現過程中也無法處理圖像在深度斷層處的光暈效應，對圖像的處理帶有明顯的人工效應。本專利申請的圖像自適應去霧方法可以有效建立自適應去霧機制，并解決深度斷層處的光暈效應，對處理后的圖像色彩、對比度、飽和度有明顯提升。

發明內容

技術問題：本發明公開了一種圖像自適應去霧方法，通過結合圖像傳感器模塊、自適應去霧模塊和通用視頻傳輸接口，可以實現有較好平臺結合度的圖像去霧操作，為后續的數字圖像處理提供了更加豐富的原始信息。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明提供了一種圖像自適應去霧方法的框架包括順序連接的圖像傳感器模塊、圖像自適應去霧模塊和通用視頻傳輸接口；

其中，圖像傳感器模塊將采集到的視頻圖像數據輸出至圖像自適應去霧模塊處理，并按照通用視頻傳輸格式編碼輸出；

圖像自適應去霧模塊通過其中的存儲器模塊將輸入視頻圖像數據緩存，并輸出至處理器模塊；處理器模塊通過其中的標定場景中天空區域模塊將輸入圖像中的天空區域進行標定，并使用判斷場景是否有霧模塊對輸入圖像中的非天空區域進行圖像飽和度計算，根據圖像的飽和度分布來判別圖像是否有霧，從而進一步根據判別結果選擇直接輸出或經過去霧模塊輸出；去霧模塊通過大氣光值估計模塊，傳播函數估計模塊，圖像精細化模塊，將輸入的非天空區域待去霧圖像進行去霧操作，并輸出。

其中，