一種視頻圖像處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種視頻圖像處理方法，特別是設(shè)及一種適用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)在受惡 劣天氣影響時(shí)的視頻圖像處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 天氣晴朗時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采集到的圖像質(zhì)量良好，能夠達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)；但是在 不良的天氣條件下，圖像的質(zhì)量嚴(yán)重退化，甚至目標(biāo)模糊，難W辨認(rèn)。該種情況嚴(yán)重影響了 監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)受到天氣干擾而退化的圖像還會(huì)影響到其它系統(tǒng)的正常工作。因 此盡管戶外視頻系統(tǒng)在監(jiān)視、跟蹤、導(dǎo)航、車牌識別W及軍事等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，現(xiàn)有系 統(tǒng)卻不能在雨、霧、沙塵、等不良天氣條件中很好地發(fā)揮作用。由此可見，對于不良天氣下 各種監(jiān)測系統(tǒng)中獲取圖像景物清晰化方法的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。為了保證視頻系統(tǒng) 全天候正常地工作，就必須使系統(tǒng)能夠適用于各類天氣狀況或者至少減少對天氣狀況的依 賴，該樣才能提高系統(tǒng)的魯椿性和穩(wěn)定性。而當(dāng)前的視頻系統(tǒng)，往往只能在天氣狀況良好的 情況下才能正常工作。為了提高戶外監(jiān)視系統(tǒng)對天氣的適應(yīng)性，發(fā)展關(guān)于各種天氣條件下 的大氣對成像過程的影響理論和對退化圖像的復(fù)原方法意義重大。如何在現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng) 硬件條件下克服各方面因素的影響，對視頻進(jìn)行恢復(fù)和處理尤為關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種克服雨、霧和沙塵等惡劣天氣影響的視頻圖 像處理方法。
[0004] 在計(jì)算機(jī)視覺和和圖形學(xué)中，霧化圖像被廣泛地描述為方程；I(x) =J(x) t(X)+A(1-t(X))，其中I(X)是霧化圖像的顏色值，J(X)是場景無霧情況下顏色值，A是天空 顏色值，A=max(max(dark_I))，其中，dark_I為暗通道圖像，t(x)是天空中霧的透射分布 率。對于雨天和沙塵天氣該方程同樣適用。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種視頻圖像處理方法，具體方法為：對受到天氣 影響的視頻圖像，針對霧化圖像方程I(X) =J(X)t(X)+A(1-t(X))，引入峰值信噪比PSNR， 通過求取峰值信噪比的極值來獲取最佳的t(x)。
[0006] 作為優(yōu)選，具體方法步驟為：
[0007] (1)讀取當(dāng)前視頻帖圖像f(X，y);
[000引 似由dark_I=min(fr(x,y),fg(x,y),fb(x,y))得到暗通道圖像，式中，fr(x，y)，fg(x，y)和fb(x，y)為彩色圖像S通道顏色值；
[0009] (3)建立去除天氣影響后的圖像模型為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種視頻圖像處理方法，具體方法為：對受到天氣影響的視頻圖像，針對霧化圖像 方程I (X) = J (X) t (X) +A (1-t (X))，引入峰值信噪比PSNR，通過求取峰值信噪比的極值來獲 取最佳的t(x)，其中I(X)是霧化圖像的顏色值，J(X)是場景無霧情況下顏色值，A是天空 顏色值，A = max(max(dark_I))，其中，dark_I為暗通道圖像，t(x)是天空中霧的透射分布 率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻圖像處理方法，具體方法步驟為： (1) 讀取當(dāng)前視頻幀圖像f (X，y);
(2) 由 dark_I =min(fr(x, y), fg(x, y), fb(x, y))得到暗通道圖像，式中，fr(x，y)，fg(x， y)和fb(x，y)為彩色圖像三通道顏色值； (3) 建立去除天氣影響后的圖像模型為： ? (4) 手動(dòng)輸入或系統(tǒng)設(shè)定乘積因子w初始值，計(jì)算對應(yīng)的透射分布率t(x) 的范圍為 O~1，當(dāng)w為O~0. 3時(shí)為雨天情況，當(dāng)w為O~0. 7時(shí)為有霧的情況，當(dāng)w為0. 7~1時(shí) 為沙塵的情況；由暗影通道算法知道透射分布率t (X)的范圍為：0. 1~0. 3 ; (5) 計(jì)算 t (X) = 1-w X (max (min (fr (X，y)，fg (X，y)，fb (X，y)))); (6) 根據(jù)公式
計(jì)算得到一組消除天氣影響后的圖像J(x);計(jì)算 消除天氣影響后的圖像與原來有霧圖像的峰值信噪比（PSNR)
式中，f(i，j)為受天氣 影響的圖像； (7) 根據(jù)給定步長，增大w，重復(fù)步驟（5)至(6)，得到新的消除天氣影響后的圖像J(X) 及對應(yīng)的與原來有霧圖像的峰值信噪比（PSNR); (8) 若信噪比增長小于0.01或信噪比減小，轉(zhuǎn)入步驟（9)，否則重復(fù)（7); (9) 輸出由最佳WjPt1(X)對應(yīng)的除去天氣影響的當(dāng)前視頻幀圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻圖像處理方法，所述方法還包括，對于下一幀圖像，通 過計(jì)算它與前一幀圖像的相關(guān)系數(shù)
'來判斷當(dāng) 前視頻幀圖像是否需要采用前一幀視頻幀圖像的最佳t(x)，其中con(f (X，y)，fjx，y))為 f (x, y)和 (x, y)的協(xié)方差
和 D (f\ (X，y))為 f (X，y)和 (X，y)的標(biāo)準(zhǔn)差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的視頻圖像處理方法，通過所述相關(guān)系數(shù)判斷當(dāng)前視頻幀 圖像是否需要采用前一幀視頻幀圖像的最佳t(x)并進(jìn)行處理的方法為：當(dāng)相關(guān)系數(shù) 戶/(^)/1〇^)>〇.98時(shí)，采用所述步驟（9)得到的乘積因子《1和透射分布率〖 1〇〇對該視 頻圖像進(jìn)行處理，否則重復(fù)所述步驟（2)~（9)的處理過程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的視頻圖像處理方法，所述方法還包括，判斷視頻圖像 是否受到天氣影響的方法為：引入平均梯度
其中F(i，j)為視頻幀圖 像中坐標(biāo)為（i，j)的像素點(diǎn)，m和η為圖像尺寸，設(shè)定平均梯度閥值Gci= 6,當(dāng)G < Gc!時(shí)， 則說明當(dāng)前視頻圖像受到了天氣的影響。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種視頻圖像處理方法。對受到天氣影響的視頻圖像，針對霧化圖像方程I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))，引入峰值信噪比PSNR，通過求取峰值信噪比的極值來獲取最佳的t(x)，其中I(x)是霧化圖像的顏色值，J(x)是場景無霧情況下顏色值，A是天空顏色值，A＝max(max(dark_I))，其中，dark_I為暗通道圖像，t(x)是天空中霧的透射分布率?？朔?、霧、沙塵等不良天氣條件，以保證視頻系統(tǒng)全天候正常地工作以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在克服天氣影響算法中，在暗影通道優(yōu)先去霧方法的基礎(chǔ)上引入峰值信噪比(PSNR)的概念，通過計(jì)算一組去霧前后圖像的PSNR，然后求取PSNR的極大值來獲取對應(yīng)的最佳霧的透射分布率t(x)，提高了去霧后圖像的清晰度，克服了原始方法在處理灰白區(qū)域效果不佳的弱點(diǎn)。
【IPC分類】G06T5-00, H04N5-21
【公開號】CN104754185
【申請?zhí)枴緾N201510167572
【發(fā)明人】孫興波, 江華, 湯秀華
【申請人】四川理工學(xué)院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月10日