[發明專利]無人機有霧影像清晰化方法、系統、計算機及存儲介質

有效

• 申請號: 202110779517.5
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113538267B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 王北一;彭瀟;王瑞
• 申請（專利權）人: 廣東職業技術學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩

本發明公開了無人機有霧影像清晰化方法、系統、計算機及存儲介質，方法在霧天退化原理的基礎上，將能夠準確描述感興趣區域的稀疏表達理論應用到有霧影像清晰化處理中。首先，采用Gabor字典進行稀疏訓練，得到霧天圖像的稀疏特征，并通過暗通道先驗知識生成粗化的介質傳輸圖。然后通過霧氣濃度最大對比度方法與顏色衰減先驗方法得到的圖像進一步細化介質傳輸圖，逆向求解霧化圖像退化模型，得出清晰圖像。本發明采用具有良好時頻特性、雙邊對稱且能量集中的Gabor原子構建預定義字典，Gabor字典能夠匹配圖像中的不同結構和內容，原子的各向異性和多方向性也增強了字典的稀疏分解能力，從而實現有霧圖像清晰化。

技術領域

本發明涉及圖像處理的技術領域，尤其涉及到無人機有霧影像清晰化方法、系統、計算機及存儲介質。

背景技術

無人機遙感技術作為一項新的空間數據獲取的重要手段，最近幾年發展尤為迅速，和傳統的衛星遙感和載人機航空遙感相比，無人機遙感具有更高的分辨率和高時效。無人機遙感技術的出現和發展，為特定重點研究區域大范圍高分辨率遙感影像的快速獲取、救援人員無法進入的區域遙感監測任務等特殊需求提供了新的技術途徑。

其中，無人機在水域監測方面扮演著很重要的角色，在水資源調查、水域覆蓋面積調查、水資源用地信息管理、水資源巡查成圖、洪澇災害、干旱缺水、水域警戒線分析、水域人員救助等方面發揮了至關重要的作用。相比于傳統的人工水域監測方式，無人機能夠準確且快速的為水利地理信息、水利資源面積的繪制及計算提供數據；能夠對水庫、堤壩實現實時監控，且能準確監測上下游的水質情況，準確測量水庫蓄水情況；能為受災水域地區進行航拍、定損，快速的提供受災地區影像和加快對人員的救助，為救援人員提供有利的地理信息。

但是，由于水域環境一般都在室外，因此無人機在拍攝時免不了會受到天氣的影響，當天氣出現變化，不良天氣會影響無人機影像質量，其中，霧化就是水域影像常見的一個現象。霧化現象會對圖像在后續的特征點提取、拼接，點云模型化等一系列算法產生影響，從而影響水域影像三維重建。

因此，如何對無人機拍攝到的有霧的影像進行清晰化處理顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種無人機有霧影像清晰化方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：

無人機有霧影像清晰化方法，包括以下步驟：

S1、在無人機拍攝得到有霧圖像I(x)的情況下，根據暗通道先驗知識求得表征媒介透射率的介質傳輸圖t(x)；

S2、采用Gabor字典對介質傳輸圖t(x)進行稀疏訓練，得到新字典D和第一稀疏矩陣；

S3、有霧圖像I(x)通過霧氣濃度的最大對比度方法轉換得到圖像C(x)；

S4、有霧圖像I(x)通過顏色衰減先驗方法轉換得到圖像A(x)；

S5、通過新字典D對圖像C(x)和圖像A(x)進行稀疏訓練，分別得到第二稀疏矩陣和第三稀疏矩陣；

S6、分別采用第二稀疏矩陣和第三稀疏矩陣的無窮范數得出各自的權重矩陣和特征值后，分別對第一稀疏矩陣進行優化，得到只保留第一稀疏矩陣和第二稀疏矩陣有效信息的第四稀疏矩陣，以及只保留第一稀疏矩陣和第三稀疏矩陣有效信息的第五稀疏矩陣；

S7、將第四稀疏矩陣和第五稀疏矩陣合并，得到最大程度保留圖像信息的第六稀疏矩陣；

S8、依據霧天圖像退化模型，通過第六稀疏矩陣得出優化后的介質傳輸圖，進而逆向得出清晰化霧天圖像。

進一步地，所述步驟S1根據暗通道先驗知識求得介質傳輸圖t(x)具體包括：

在計算機視覺和計算機圖形中，用于描述霧天圖像退化的模型：