福州大学吴衔誉获国家专利权
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龙图腾网获悉福州大学申请的专利自适应偏振暗原色去雾与光谱先验融合增强系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118608423B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410252406.2,技术领域涉及:G06T5/73;该发明授权自适应偏振暗原色去雾与光谱先验融合增强系统及方法是由吴衔誉;曾祥伟;黄峰;徐志翔设计研发完成,并于2024-03-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本自适应偏振暗原色去雾与光谱先验融合增强系统及方法在说明书摘要公布了:本发明提供了自适应偏振暗原色去雾与光谱先验融合增强系统及方法,光电透雾成像系统包含探测成像模块、激光测距模块、电源模块、信号处理模块和主控模块。利用本系统,实现偏振可见光和近红外光谱图像的同步采集;配套此系统,本发明公开了一种自适应偏振暗原色去雾与光谱先验融合增强算法,针对不同浓度雾霾场景进行自适应去雾,克服了传统暗原色方法的局限性,恢复了图像背景天空区域的色彩;结合近红外光谱与偏振可见光信息,进行多模态图像融合增强,提高了光强的利用率,恢复了场景不可见区域的纹理细节。在图像去雾效果和恢复质量方面表现出色,为图像去雾相关领域提供了一种高效、全面的解决方案。
本发明授权自适应偏振暗原色去雾与光谱先验融合增强系统及方法在权利要求书中公布了:1.自适应偏振暗原色去雾与光谱先验融合增强方法,其特征在于,包括图像配准、自适应偏振暗原色去雾和近红外光谱融合增强算法;采用Sift配准算法消除由相机孔径位置差异所导致的图像视场亚像素位移偏差;由探测成像模块中镜头前端覆盖有偏振滤光片的可见光相机进行成像探测,采集到I0x、I45x、I90x与I135x4个不同角度的偏振可见光有雾图像;结合暗原色环境光矩阵LAx和计算出的偏振环境光矩阵LPx,对大气散射模型进行优化,能够增强图像背景区域的对比度,同时恢复出图像清晰的纹理细节; 去雾算法的步骤如下: 1采用阈值分割原理计算有雾图像Ix的雾霾区域比例Ratio: Ratio=HazexIx2 其中,Ix是任意选取的一个偏振角度的有雾图像;Whitex表示灰白与纯白色区域;Grayx表示灰色雾霾覆盖区域;Otherx表示其他区域;t1与t2表示阈值系数;由于Whitex区域中接近灰白色的部分包含雾霾,因此考虑将它与Grayx整合为整副图像的雾霾覆盖区域Hazex;Ratio表示雾霾覆盖区域的比例系数; 2建立雾霾覆盖区域比例系数与去雾程度参数p之间的自适应映射关系 对于不同场景的有雾图像,经过多次实验计算,雾霾区域比例是一个特定的常数,它与雾霾浓度有关,雾霾越浓,图像中亮像素密度越大,像素数量越多,区间跨度越大,值越高;测试多组不同雾浓度的有雾场景,结合数学归纳法,建立映射关系表达式如下: p=1.054e0.00059*Ratio0≤R≤13 3精细化透射率tx 基于暗原色先验原理,采用均值化像素和引导滤波操作,平滑图像背景噪声,计算步骤如下式4和5所示,通过激光测距反演出透射率范围,进一步细化透射率,如下式6和7所示: t2x=e-β*dx6 其中,Jdarkx是有雾图像的暗通道;c代表r,g,b颜色通道;Ωx是以像素x为中心的局部块区域;d是暗通道引导滤波图Gguidedfilterx的像素均值,表征图像的平均亮度;ω是亮度调节因子,其上限为0.9;β是大气衰减系数,为全局常量;dx是激光测量目标区域的真实世界光线距离;t1x是暗通道求解后的透射率;t2x是距离反演出的透射率;tx是最终精细化的透射率图,其纹理清晰,边缘细节突出; 4精细化全局大气光值A 估计图像的亮通道图Jbrightx,并联合暗通道的引导滤波图Gguidedfilterx,选取图像最亮的像素值作为精细化的全局大气光值A;求解后的精细化全局大气光值A如下式所示: 5根据暗原色先验信息与激光测距反演共同计算出的精细化透射率tx,并联合精细化的全局大气光值A,能够对大气散射模型中的大气衰减项进行有效估计,计算步骤如下式所示: Ix=Jxtx+A1-tx9 LAx=A1-tx=minmin[d,ω]·Gguidedfilterx,1-Jdarkx10 其中,公式8-9是大气散射模型,Jxtx是直接衰减项,A1-tx是大气衰减项,LAx是求解后的大气衰减项,我们将其定义为暗原色环境光矩阵; 6联合大气散射模型求解去雾图像,公式9可以进行变更,如下式所示: 7对4个不同角度的偏振有雾图像进行Stokes矢量计算,用以表征整幅有雾图像的偏振度,计算步骤如下式所示: 其中S0x表示总光强;S1x表示沿x轴方向的直线偏振光分量;S2x表示沿45°轴方向的直线偏振光分量;DoLPx是求解出整幅有雾图像的偏振度; 8对配准后的多角度偏振有雾图像进行天空区域截取,同理,采用Stokes矢量关系公式,求解出整幅图像天空区域的偏振度,计算步骤如下式所示: 其中,表示天空区域的总光强;表示天空区域沿x轴方向的直线偏振光分量;表示天空区域沿45°轴方向的直线偏振光分量;DoLPskyx是求解出的有雾图像天空区域的偏振度; 9根据计算出的偏振先验信息:计算步骤如下式所示: 其中,Itotalx表示总光强,与S0x相同;LPx是引入偏振信息后求解出的大气衰减项,我们将其定义为偏振环境光矩阵; 10结合公式10和公式15,引入多角度偏振信息:偏振环境光矩阵LPx,并结合暗原色环境光矩阵LAx,对大气散射模型进行优化,如下式所示: 其中,γ是引入的图像背景调节因子,用于优化偏振环境光矩阵;Jx是自适应偏振暗原色去雾图像,计算过程中融入暗原色可见光信息和多角度偏振信息。
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