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专利号: 2021107923402
申请人: 杭州电子科技大学
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:2024-04-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:包括以下步骤,步骤一:计算矫正大气光;

步骤二:建立大气雾模型;

步骤三:建立球形空间坐标系;

步骤四:对空间像素聚类分组;

步骤五:估计大气透射率:

r(x)的计算公式如下:

r(x)=t(x)||J(x)‑A||,0≤t(x)≤1当t(x)=1时,代表清晰无雾的情况下r(x)的值,此时r(x)被表示为rmax,透射率求取公式表示为:为了估计最大坐标半径rmax,上一步骤中每一像素组的最大坐标半径值被近似为清晰无雾的情况下r(x)的值,公式描述如下:H代表上一步骤中的每一个像素大类;

步骤六:透射率误差修正以及优化:

根据大气散射模型公式,以及J(x)≥0得出约束公式:其中c∈{R,G,B}表示三个颜色通道的集合,tL(x)代表透射率的下限约束;

tθ(x)=max{t(x),tL(x)}对最后计算的透射率tθ(x)使用双边滤波,获得像素聚类的雾气图像透射率;

步骤七:透射率融合优化;

步骤八:恢复无雾图像。

2.如权利要求1所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:步骤一中计算矫正大气光,过程包括:获取每个通道的最小值,使用一个窗函数滤波获取每个窗口的最小值;并且选择暗通道图中最亮的0.1%元素的平均值作为大气光值A。

3.如权利要求1所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:步骤二、步骤三结合大气雾模型建立球形空间坐标系,对大气雾模型公式变形,建立一个以大气光为原点的球形坐标系,是一个能分离雾度和RGB原色的RGB空间模型。

4.如权利要求1或3所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:建立大气雾模型

I(x)=t(x)·J(x)+[1‑t(x)]·A在描述单个图像的雾气光学模型时,使用郎伯比尔定律的衍生;其中,I(x)指的是图像强度,J(x)指需要恢复的场景辐射,A是指大气光,t(x)指的是通过介质的透射率;

建立球形空间坐标系

为建立一个以大气光为原点的球形坐标系,大气雾模型两边减去大气光值A,得到如下公式Iα(x)=t(x)·[J(x)‑A]其中,Iα(x)就代表I(x)‑A,此时将Iα(x)映射成以A为远点的球形坐标系:Iα(x)=[r(x),θ(x),φ(x)]其中,r(x),θ(x),φ(x)就分别代表像素点距离原点的长度,经度,纬度。

5.如权利要求1所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:步骤四、步骤五利用球形空间坐标系,对图像中的像素点进行聚类分组,每一组是同一类相似颜色的清晰像素点;通过每一组的最大距离值,能够计算出每个像素点对应的透射率值。

6.如权利要求1或5所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:像素聚类

通过θ(x),φ(x)值为球形坐标系中的像素点分组;分组方法使用K‑means聚类算法,过程如下:(1)选择初始化的N个取样点作为聚类中心;

(2)针对坐标系中每一个像素点,基于像素点中的θ(x),φ(x),计算它到N个取样点中对应θ(x),φ(x)的欧式距离,并且将其分到距离最小的聚类中心所对应的类中;

(3)针对每个类别,重新计算聚类中心;

(4)重复以上步骤。

7.如权利要求1所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:步骤六、步骤七使用最小约束优化计算得到的像素聚类透射率,结合暗通道透射率;分别计算两种透射率的频域空间,融合低频信息和高频信息来获取最终精细的透射率结果。

8.如权利要求1或7所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:透射率融合优化

引入一种暗通道透射率计算方法,暗通道的计算方式是,在一个区域内,获取每个通道的最小值,用公式表示为:c

其中,x,y指的是不同像素点位置,tη(x)指暗通道方法计算得到的透射率,I (y)指原图像, 指取RGB三通道中的最小值,Ω(x)指以x为中心的局部窗口,y∈Ω(x)指的是y像素范围取值在局部窗口Ω(x)中;

对tη(x)使用导向滤波得到精细的暗通道透射率;

本对暗通道先验得到的透射率进行傅里叶变换,并且对其进行高通滤波得到透射率为:tH(x)=GH{F[tη(x)]}其中GH代表高斯高通滤波器,F代表傅里叶变换,tH(x)代表高频频域透射率。

9.如权利要求8所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:对颜色集合法得到的透射率进行傅里叶变换,并且对其进行低通滤波得到透射率为:tL(x)=GL{F[tθ(x)]}其中GL代表高斯低通滤波器,tL(x)代表低频频域透射率;

将{tL,tH}在频域内相加,相互补偿丢失的信息,然后使用傅里叶逆变换得到融合后的‑1透射率:t(x)=F {tL+tH}。

10.如权利要求1所述的一种像素聚类及透射率融合的遥感图像雾气去除方法,其特征在于:步骤八使用大气雾模型对图像进行复原;传感器接收的辐射由目标物体的辐射,以及天空辐射两部分组成,根据步骤二建立的大气雾模型,以及步骤一和步骤七求出的结果,恢复出最后去除雾气的图像。