[發(fā)明專利]一種圖像去陰影方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110346503.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN113052775B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭兵;何盛烽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭浦娟

1.一種圖像去陰影方法，其特征在于，包括：

第一階段：

1-1)對(duì)待去除陰影的輸入陰影圖像進(jìn)行初步特征提??；

1-2)對(duì)初步特征進(jìn)行下采樣來提取出輸入陰影圖像的語義信息，得到下采樣特征圖；對(duì)下采樣特征圖進(jìn)行上采樣來放大下采樣特征，并擴(kuò)散光照信息到全局，得到上采樣特征圖；

1-3)根據(jù)上采樣特征圖的陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域的統(tǒng)計(jì)信息來引導(dǎo)下采樣特征圖的轉(zhuǎn)換，使下采樣特征圖陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域的光照信息調(diào)整成與上采樣特征圖的光照信息一致，得到轉(zhuǎn)換后的特征圖；

步驟1-3)中下采樣特征圖的轉(zhuǎn)換過程如下：

計(jì)算上采樣特征圖的陰影區(qū)域及非陰影區(qū)域的均值和方差，計(jì)算下采樣特征圖的陰影區(qū)域及非陰影區(qū)域的均值和方差；

然后將上采樣特征圖和下采樣特征圖的陰影區(qū)域的均值串聯(lián)輸入到特征對(duì)齊器中，得到需要轉(zhuǎn)換后的陰影區(qū)域的目標(biāo)均值，再將下采樣特征圖的陰影區(qū)域的均值調(diào)整為該目標(biāo)均值；

同樣，將上采樣特征圖和下采樣特征圖的陰影區(qū)域的方差串聯(lián)輸入到特征對(duì)齊器中，得到需要轉(zhuǎn)換后的陰影區(qū)域的目標(biāo)方差，再將下采樣特征圖的陰影區(qū)域的方差調(diào)整為該目標(biāo)方差；

將上采樣特征圖和下采樣特征圖的非陰影區(qū)域的均值串聯(lián)輸入到特征對(duì)齊器中，得到需要轉(zhuǎn)換后的非陰影區(qū)域的目標(biāo)均值，再將下采樣特征圖的非陰影區(qū)域的均值調(diào)整為該目標(biāo)均值；

將上采樣特征圖和下采樣特征圖的非陰影區(qū)域的方差串聯(lián)輸入到特征對(duì)齊器中，得到需要轉(zhuǎn)換后的非陰影區(qū)域的目標(biāo)方差，再將下采樣特征圖的非陰影區(qū)域的方差調(diào)整為該目標(biāo)方差；

第二階段：

2-1)將第一階段得到的轉(zhuǎn)換后的特征圖與輸入陰影圖像相結(jié)合，得到陰影蒙版；

2-2)利用去除陰影模塊將陰影蒙版和輸入陰影圖像相結(jié)合，以去除輸入陰影圖像的陰影，得到最終的去除陰影圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像去陰影方法，其特征在于，在步驟2-1)中，陰影蒙版的計(jì)算公式如下：

其中，Sigmoid為Sigmoid激活函數(shù)，其將輸入轉(zhuǎn)換成0到1的范圍；表示輸入陰影圖像，其像素值范圍為[0,1]，x表示圖像的索引值；output表示的是轉(zhuǎn)換后的特征圖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像去陰影方法，其特征在于，在步驟2-2)中，去除陰影模塊的處理表示成如下公式：

其中，為去除陰影后的圖像；為輸入陰影圖像；x表示圖像的索引值；為陰影蒙版的倒數(shù)；*為點(diǎn)乘運(yùn)算。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像去陰影方法，其特征在于，在步驟1-1)中，利用一個(gè)卷積層對(duì)待去除陰影的輸入陰影圖像進(jìn)行初步特征提取；

在步驟1-2)中，利用由卷積層構(gòu)成的下采樣模塊做下采樣處理，利用由反卷積層構(gòu)成的上采樣模塊做上采樣處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像去陰影方法，其特征在于，去除陰影模塊在配對(duì)的陰影數(shù)據(jù)集上進(jìn)行迭代訓(xùn)練，配對(duì)的陰影數(shù)據(jù)集包括輸入陰影圖像、描述陰影區(qū)域的掩碼、對(duì)應(yīng)的目標(biāo)圖像；

在每一輪迭代訓(xùn)練中，先對(duì)輸入陰影圖像樣本進(jìn)行初步特征提取得到特征，然后對(duì)該特征逐步進(jìn)行下采樣處理并提取對(duì)應(yīng)的下采樣特征；然后對(duì)最后一步下采樣得到的下采樣特征進(jìn)行上采樣處理，且將該下采樣特征的光照信息變換成與上采樣特征的光照信息一致；再將變換后的下采樣特征與上采樣特征串聯(lián)輸入到上采樣模塊的下一反卷積層中得到一個(gè)新的上采樣特征，以此類推進(jìn)行多次上采樣處理，直至上采樣特征達(dá)到上采樣最大分辨率，再直接將對(duì)應(yīng)的上采樣特征與下采樣特征輸入到下一卷積層中，得到變換后的特征圖；將變換后的特征圖與輸入陰影圖像結(jié)合，得到陰影蒙版，再將輸入陰影圖像和陰影蒙版輸入到去除陰影模塊，由去除陰影模塊輸出去除陰影圖像。