本發(fā)明涉及一種視頻去霧方法及其系統(tǒng)，屬于圖像/視頻處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

霧霾天氣下以電子眼為基礎(chǔ)的戶外監(jiān)控系統(tǒng)幾乎全部“癱瘓”，監(jiān)控探頭在記錄中，由于霧霾的影響，導(dǎo)致拍攝所得的畫面模糊不清，無法對(duì)區(qū)域?qū)嵤┯行У谋O(jiān)控。

公布號(hào)為cn103747213a的中國(guó)專利文件公開了一種基于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的交通監(jiān)控視頻實(shí)時(shí)去霧方法。該方法基于容差機(jī)制采用暗原色先驗(yàn)去霧算法，并將監(jiān)控畫面分為背景區(qū)域和前景運(yùn)動(dòng)目標(biāo)區(qū)域，對(duì)上述兩區(qū)域采取不同的方法進(jìn)行去霧處理。重點(diǎn)處理前景目標(biāo)區(qū)域，提高了處理速度，一定程度上滿足了視頻實(shí)時(shí)處理的需求。

但是，該方法對(duì)于前景運(yùn)動(dòng)部分的判斷采取了相鄰幀差法，即計(jì)算當(dāng)前幀像素點(diǎn)rgb三通道與前一幀的差值是否落在一個(gè)預(yù)設(shè)閾值以內(nèi)，若上述差值未落入所述閾值，則該像素點(diǎn)處于前景運(yùn)動(dòng)目標(biāo)部分。而對(duì)于一個(gè)繁忙的監(jiān)控區(qū)域來講，采用相鄰幀差法對(duì)前景運(yùn)動(dòng)部分判斷計(jì)算量依然巨大。而且上述方案如同一般的暗原色先驗(yàn)視頻去霧方法一樣，對(duì)于視頻依然采取了逐幀計(jì)算去霧處理的思路，對(duì)每幀視頻圖像計(jì)算透射率，無法從根本上解決現(xiàn)有技術(shù)去霧處理復(fù)雜程度高、計(jì)算量大、處理時(shí)間長(zhǎng)的問題。另外復(fù)雜的處理方法和龐大的計(jì)算量意味著對(duì)圖像處理芯片的要求更高，在產(chǎn)業(yè)上不利于降低成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種視頻去霧方法及其系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)復(fù)雜程度高，計(jì)算量大，視頻去霧耗時(shí)的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：

本發(fā)明的一種視頻去霧方法，包括以下步驟：

每隔m幀原始圖像，計(jì)算一次大氣光強(qiáng)度和透射率，所述大氣光強(qiáng)度和透射率是根據(jù)對(duì)應(yīng)的一幀原始圖像，結(jié)合大氣散射模型和暗原色先驗(yàn)算法獲得的；

根據(jù)所得透射率和大氣光強(qiáng)度對(duì)該幀原始圖像和其后m-1幀原始圖像進(jìn)行去霧處理。

進(jìn)一步的，所述步驟1)中計(jì)算大氣光強(qiáng)度和透射率時(shí)，首先將一幀原始圖像縮小為原來的f倍，得到縮小后圖像；然后對(duì)于縮小后圖像，利用暗原色先驗(yàn)算法，獲得大氣光強(qiáng)度和縮小后透射率；最后將得到的透射率恢復(fù)為與原幀圖像大小一致。

進(jìn)一步的，所述對(duì)應(yīng)的一幀原始圖像為m個(gè)原始圖像中的第一幀圖像。

進(jìn)一步的，步驟1)中，通過選取暗原色中亮度最高的0.1％的像素值作為大氣光強(qiáng)度的估計(jì)值；透射率計(jì)算公式為：

其中，x表示圖像上像素點(diǎn)位置坐標(biāo)，i(x)表示帶霧圖像，t(x)表示透射率，j(x)表示要恢復(fù)的無霧圖像，a表示大氣光強(qiáng)度；ω為衰減系數(shù)，用于控制去霧的強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，步驟2)中的去霧處理采用基于容差機(jī)制的算法，

其中，x表示圖像上像素點(diǎn)位置坐標(biāo)，i(x)表示帶霧圖像，t(x)表示透射率，j(x)表示要恢復(fù)的無霧圖像，a表示大氣光強(qiáng)度；參數(shù)k定義為容差，當(dāng)|i-a|<k時(shí)認(rèn)為是明亮區(qū)域不滿足暗原色先驗(yàn)，重新定義透射率；當(dāng)|i-a|>k時(shí)認(rèn)為滿足暗原色先驗(yàn)，該區(qū)域透射率不變。

本發(fā)明的一種視頻去霧系統(tǒng)，包括處理器，存儲(chǔ)器，所述處理器用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)下述方法的指令：

每隔m幀原始圖像，計(jì)算一次大氣光強(qiáng)度和透射率，所述大氣光強(qiáng)度和透射率是根據(jù)對(duì)應(yīng)的一幀原始圖像，結(jié)合大氣散射模型和暗原色先驗(yàn)算法獲得的；

根據(jù)所得透射率和大氣光強(qiáng)度對(duì)該幀原始圖像和其后m-1幀原始圖像進(jìn)行去霧處理。

進(jìn)一步的，所述步驟1)中計(jì)算大氣光強(qiáng)度和透射率時(shí)，首先將一幀原始圖像縮小為原來的f倍，得到縮小后圖像；然后對(duì)于縮小后圖像，利用暗原色先驗(yàn)算法，獲得大氣光強(qiáng)度和縮小后透射率；最后將得到的透射率恢復(fù)為與原幀圖像大小一致。

進(jìn)一步的，所述對(duì)應(yīng)的一幀原始圖像為m個(gè)原始圖像中的第一幀圖像。

進(jìn)一步的，步驟1)中，通過選取暗原色中亮度最高的0.1％的像素值作為大氣光強(qiáng)度的估計(jì)值；透射率計(jì)算公式為：

其中，x表示圖像上像素點(diǎn)位置坐標(biāo)，i(x)表示帶霧圖像，t(x)表示透射率，j(x)表示要恢復(fù)的無霧圖像，a表示大氣光強(qiáng)度；ω為衰減系數(shù)，用于控制去霧的強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，方法2)中去霧處理采用基于容差機(jī)制的算法，具體為

其中，x表示圖像上像素點(diǎn)位置坐標(biāo)，i(x)表示帶霧圖像，t(x)表示透射率，j(x)表示要恢復(fù)的無霧圖像，a表示大氣光強(qiáng)度；參數(shù)k定義為容差；當(dāng)|i-a|<k時(shí)認(rèn)為是明亮區(qū)域不滿足暗原色先驗(yàn)，重新定義透射率；當(dāng)|i-a|>k時(shí)認(rèn)為滿足暗原色先驗(yàn)，該區(qū)域透射率不變。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的監(jiān)控視頻去霧方法采用了跳躍機(jī)制，每隔m幀圖像計(jì)算一次透射率，并將它用到往后m-1幀圖像的去霧處理上。大大加快了圖像處理速度。

其次，本方法還運(yùn)用了收縮機(jī)制，將視頻幀圖像縮小進(jìn)行透射率計(jì)算后再利用插值法放大到原圖像，再用放大后的透射率進(jìn)行去霧處理。減小了透射率的計(jì)算量。

本方案在保證去霧效果、滿足監(jiān)控需求的前提下，減小了計(jì)算量，縮短了處理時(shí)間，更加有利于視頻的實(shí)時(shí)處理，同時(shí)也降低了對(duì)硬件的要求，降低了設(shè)備成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明視頻去霧流程圖；

圖2是本發(fā)明監(jiān)控實(shí)時(shí)去霧流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種視頻去霧方法及其系統(tǒng)的實(shí)施例1。

本發(fā)明在處理一段監(jiān)控視頻時(shí)流程如圖1所示，具體包括以下步驟：

1)將帶霧監(jiān)控視頻轉(zhuǎn)化為幀圖像；

2)將一系列有霧幀圖像分為每m幀一組；

3)從第1組開始，將每組第1幀帶霧圖像im(x)，先將其縮小為原來的f倍，得到縮小后圖像ifm(x)；

4)對(duì)于圖像ifm(x)，利用暗原色先驗(yàn)算法，選取暗原色中亮度最高的0.1％像素值作為大氣光的估計(jì)值am；并計(jì)算出透射率tfm(x)，透射率計(jì)算公式為；

其中，x表示圖像上像素點(diǎn)位置坐標(biāo)，i(x)表示帶霧圖像，t(x)表示透射率，j(x)表示要恢復(fù)的無霧圖像，a表示大氣光強(qiáng)度；ω為衰減系數(shù)，用于控制去霧的強(qiáng)度，0<ω≤1。

5)將縮小f倍后的圖像透射率tfm(x)利用插值法恢復(fù)為原圖大小得到該幀帶霧圖像透射率tm(x)；

6)基于大氣散射模型i(x)＝j(luò)(x)t(x)+a(1-t(x))，采用容差機(jī)制，用透射率tm(x)和am對(duì)該幀以及其后m-1幀帶霧圖像進(jìn)行去霧處理，得到去霧圖像為：

其中，x表示圖像上像素點(diǎn)位置坐標(biāo)，i(x)表示帶霧圖像，t(x)表示透射率，j(x)表示要恢復(fù)的無霧圖像，a表示大氣光強(qiáng)度；參數(shù)k定義為容差；當(dāng)|i-a|<k時(shí)認(rèn)為是明亮區(qū)域不滿足暗原色先驗(yàn)，重新定義透射率；當(dāng)|i-a|>k時(shí)認(rèn)為滿足暗原色先驗(yàn)，該區(qū)域透射率不變；

7)繼續(xù)用相同方法對(duì)其余組幀視頻進(jìn)行去霧處理；

8)將處理后的去霧幀圖像合成視頻。

上述實(shí)施例中，在視頻畫面滿足監(jiān)控需求的前提下，盡可能大的取所述間隔m和所述縮小倍數(shù)f的值。實(shí)際上，視頻的質(zhì)量與所述間隔m和縮小倍數(shù)f的大小成反比關(guān)系，如若想獲得高質(zhì)量的監(jiān)控視頻，則應(yīng)相應(yīng)取較小的間隔m和縮小倍數(shù)f的值；如若想獲得較快的圖像處理速度而對(duì)處理后的監(jiān)控視頻質(zhì)量要求不高，可相應(yīng)取較大的間隔m和縮小倍數(shù)f的值。

一種視頻去霧方法及其系統(tǒng)的實(shí)施例2。

本發(fā)明在監(jiān)控過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)處理時(shí)流程如圖2所示，具體包括以下步驟：

1)從監(jiān)控探頭傳輸過來的某一帶霧幀開始，將該幀帶霧圖像im(x)縮小為原來的f倍，得到縮小后圖像ifm(x)；

2)對(duì)于圖像ifm(x)，利用暗原色先驗(yàn)算法，選取暗原色中亮度最高的0.1％像素值作為大氣光的估計(jì)值am；并計(jì)算出透射率tfm(x)，透射率計(jì)算公式為；

其中，x表示圖像上像素點(diǎn)位置坐標(biāo)，i(x)表示帶霧圖像，t(x)表示透射率，j(x)表示要恢復(fù)的無霧圖像，a表示大氣光強(qiáng)度；ω為衰減系數(shù)，用于控制去霧的強(qiáng)度，0<ω≤1。

3)將縮小f倍后的圖像透射率tfm(x)利用插值法恢復(fù)為原圖大小得到該幀帶霧圖像透射率tm(x)；

4)基于大氣散射模型i(x)＝j(luò)(x)t(x)+a(1-t(x))，采用容差機(jī)制，用透射率tm(x)和am對(duì)該幀以及其后m-1幀帶霧圖像進(jìn)行去霧處理，得到去霧圖像為：

其中，x表示圖像上像素點(diǎn)位置坐標(biāo)，i(x)表示帶霧圖像，t(x)表示透射率，j(x)表示要恢復(fù)的無霧圖像，a表示大氣光強(qiáng)度；參數(shù)k定義為容差；當(dāng)|i-a|<k時(shí)認(rèn)為是明亮區(qū)域不滿足暗原色先驗(yàn)，重新定義透射率；當(dāng)|i-a|>k時(shí)認(rèn)為滿足暗原色先驗(yàn)，該區(qū)域透射率不變；

5)繼續(xù)用相同方法處理接下來視頻探頭傳來的幀圖像；也就是說，每隔m幀計(jì)算一次透射率和大氣光強(qiáng)度值，然后對(duì)其和其后m-1幀進(jìn)行處理。

上述實(shí)施例中，在視頻畫面滿足監(jiān)控需求的前提下，盡可能大的取所述間隔m和所述縮小倍數(shù)f的值。實(shí)際上，視頻的質(zhì)量與所述間隔m和縮小倍數(shù)f的大小成反比關(guān)系，如若想獲得高質(zhì)量的監(jiān)控視頻，則應(yīng)相應(yīng)取較小的間隔m和縮小倍數(shù)f的值；如若想獲得較快的圖像處理速度而對(duì)處理后的監(jiān)控視頻質(zhì)量要求不高，可相應(yīng)取較大的間隔m和縮小倍數(shù)f的值。

本發(fā)明中所采用的去霧算法具體可參考

龔昌來，羅聰.一種改進(jìn)的容差機(jī)制圖像去霧算法.《液晶與顯示》.2016。