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专利号: 2017105208989
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于分数阶微分及暗原色先验的雾天图像增强方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,输入雾天图像I,对I进行暗原色先验及Retinex算法处理,得到初步去雾图像J(x,y);

步骤2,选取最佳分割阈值,将所述初步去雾图像J(x,y)分割为前景区域J1(x,y)和背景区域J2(x,y);

步骤3,分别计算出所述前景区域J1(x,y)对应的最优分数阶微分阶数值v1和所述背景区域J2(x,y)对应的最优分数阶微分阶数值v2;

步骤4,确定掩模系数和掩模大小,构造分数阶微分算子掩模w(s,t);

步骤5,分别将所述步骤3得到的分数阶微分阶数值v1和分数阶微分阶数值v2带入w(s,t),得到掩模w1(s,t)和掩模w2(s,t),将掩模w1(s,t)和前景区域J1(x,y)的像素点进行卷积运算,将掩模w2(s,t)和背景区域J2(x,y)的像素点进行卷积运算;

步骤6,输出I经图像增强后的图像。

2.根据权利要求1所述的基于分数阶微分及暗原色先验的雾天图像增强方法,其特征在于,所述步骤1的具体步骤为:步骤1.1,输入雾天图像I,将I从RGB颜色空间转换到YCbcr颜色空间,并提取I的亮度分量图像Y(x,y),(x,y)表示图像中像素点的位置;

步骤1.2,采用单尺度Retinex算法,计算反射图像R(x,y):L(x,y)=F(x,y)*Y(x,y)      (1)其中,F(x,y)为高斯滤波器, δ代表高斯核,“*”表示卷积运算符,L(x,y)代表入射图像;

r(x,y)=logY(x,y)-logL(x,y)        (2)将r(x,y)从对数域转换到实数域,得到反射图像R(x,y);

步骤1.3,计算I的场景透射率的近似值

将I的场景透射率近似定义为 将t(x,y)从实数域转化到对数域,得到I的场景透射率的近似值

步骤1.4,计算I在c通道的大气光近似值Ac:

其中,r,g,b为图像的三个颜色通道,c为I中r,g,b的某一个颜色通道,Ω(x)表示以(x,y)为中心的局部区域,Ic(x,y)表示I中r,g,b的某一个颜色通道图像;

步骤1.5,分别计算r,g,b三个颜色通道初步去雾后的图像Jc(x,y):步骤1.6,将r,g,b三个颜色通道的Jc(x,y)组合为RGB空间上的初步去雾图像J(x,y)。

3.根据权利要求2所述的基于分数阶微分及暗原色先验的雾天图像增强方法,其特征在于,所述步骤2的具体步骤为:步骤2.1,设定分割阈值为t,用t将初步去雾图像J(x,y)的像素点分成两个区域:区域A和区域B,区域A由灰度值在[0,t]之间的像素点组成,区域B由灰度值在[t+1,255]之间的像素点组成;

步骤2.2,分别计算区域A的平均灰度uA和区域B的平均灰度uB:其中,i为灰度值,i=0,1,2,...,255,pi为灰度值为i的像素点出现的概率,pi=ni/N,ni为灰度值为i的像素点的数量,N为J(x,y)中所有像素点的数量;w0为灰度值在[0,t]之间的像素点在J(x,y)中占的比例, w1为灰度值在[t+1,255]之间的像素点在J(x,y)中占的比例,步骤2.3,计算区域A和区域B的方差:σ2=w0(uA-uT)2+w1(uB-uT)2,其中uT表示J(x,y)的总平均灰度,步骤2.4,将σ2最大时对应的t值作为最佳分割阈值,用最佳分割阈值将J(x,y)分割为前景区域J1(x,y)和背景区域J2(x,y)。

4.根据权利要求3所述的基于分数阶微分及暗原色先验的雾天图像增强方法,其特征在于,所述步骤3的具体步骤为:步骤3.1,建立函数

其中, 为Ji(x,y)经过v阶分数阶微分增强后的区域; 为 中灰度值达到255的像素点的集合, 为集合 中元素的个数;Fi(ui)为分段函数,Fi(ui)定义如下:其中,ui为 中像素点的平均灰度;

步骤3.2,求解 分别得到前景区域J1(x,y)对应的最优分数阶微分阶数值v1和背景区域J2(x,y)对应的最优分数阶微分阶数值v2。

5.根据权利要求4所述的基于分数阶微分及暗原色先验的雾天图像增强方法,其特征在于,所述步骤4具体为:设函数f(x)在区间[0,T]上连续,[0,T]代表自变量x的取值范围,将区间[0,T]作M等份,节点为xm=T-mh,m=0,1,2,…,M,m为节点序号,步长为h,则 已知f(x)具有二阶精度的Riesz分数阶导数近似计算公式为:其中, 为Riesz分数阶导数计

算公式的系数,v为微分阶数,Γ为Gamma函数,O(h2)为二阶收敛,由式(9)得到:其中,

对二维数字图像f(x,y),令h=1,取式(10)的前四项系数ω0,ω1,ω2,ω3作为分数阶微分算子的初步掩模系数,记为:在x轴正负方向、y轴正负方向、左右对角线

方向共8个方向构成具有各向同性的分数阶微分算子掩模;

引入强度因子g,g∈(0,1),设置掩模中心系数为 令掩模非中心系数为bi=gai,i=1,2,3,b0、b1、b2、b3为掩模系数,确定分数阶微分算子掩模大小为7×7,分数阶微分算子掩模在x,y坐标轴上的半径大小a、b均为3,由掩模系数和掩模半径构造分数阶微分算子掩模w(s,t),(s,t)代表每个掩模系数的位置。

6.根据权利要求5所述的基于分数阶微分及暗原色先验的雾天图像增强方法,其特征在于,所述步骤5具体为:将步骤3得到的分数阶微分阶数值v1带入w(s,t)的掩模系数中,得到掩模w1(s,t),将w1(s,t)和J1(x,y)中像素点进行卷积运算,获得增强后的像素点区域 将步骤3得到的分数阶微分阶数值v2带入w(s,t)的掩模系数中,得到掩模w2(s,t),将w2(s,t)和J2(x,y)中的像素点进行卷积运算,获得增强后的像素点区域