一種基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法
【專利說明】-種基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，尤其涉及一種基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴 去除算法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 視頻圖像的目標(biāo)檢測、跟蹤、識別或者分割技術(shù)在現(xiàn)代軍事、交通W及安全監(jiān)控等 多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。雨滴對視頻圖像的成像有較大的影響，其會(huì)造成視頻圖像 成像的模糊和信息的覆蓋，從而導(dǎo)致視頻圖像清晰度的下降。視頻圖像的數(shù)字化處理也會(huì) 受此影響而導(dǎo)致性能下降。對受雨滴污染的視頻圖像進(jìn)行修復(fù)處理有利于視頻圖像的進(jìn)一 步處理。
[0003] 視頻去雨滴技術(shù)自2003年提出至今已取得了長足的發(fā)展，各種基于不同數(shù)學(xué)物 理模型的方法被學(xué)者們先后提出，雨滴去除的效果也逐漸提高。基于模糊連接度的模糊生 長法是其中一種較為新穎的算法。該算法分為W下兩步：1)選擇進(jìn)行模糊生長的種子點(diǎn)，由 于被雨滴覆蓋的像素點(diǎn)的亮度值要高于背景，因此種子點(diǎn)像素的亮度要顯著高于前一峽， 首先計(jì)算整個(gè)視頻每個(gè)像素峽間亮度差值，找出最大值，之后將峽間亮度差值大于最大值 1/3的像素點(diǎn)作為種子點(diǎn)，再初始化所有像素點(diǎn)的模糊連接度，然后將種子像素點(diǎn)的模糊連 接度初始化為1。2)計(jì)算其8個(gè)相鄰像素點(diǎn)的模糊連接度，算法設(shè)定只擴(kuò)張模糊連接度大 于闊值Ti的像素點(diǎn)，為防止過連接的問題，大于闊值T2化〉Ti)的像素點(diǎn)被排除在種子點(diǎn)考 慮范圍之外，該樣直至沒有點(diǎn)符合闊值要求時(shí)結(jié)束，找出所有雨滴像素之后，再采用簡單的 在前后相鄰峽取最小亮度值替代雨滴像素亮度的方法修復(fù)含雨滴的視頻圖像。
[0004] 上述方法存在W下缺點(diǎn)；1)峽間亮度差方法尋找種子點(diǎn)在處理被雨滴污染的視頻 時(shí)，假設(shè)雨勢較小，同一個(gè)像素不會(huì)連續(xù)多峽被雨覆蓋，因此，該種算法在雨勢較大時(shí)就會(huì) 造成種子點(diǎn)的漏檢，該一點(diǎn)也可W從現(xiàn)有技術(shù)的處理結(jié)果得到體現(xiàn)。2)由于選擇種子點(diǎn)時(shí) 將峽間亮度差的闊值選擇為大于最大值的1/3,很多亮度不是特別大的雨線就難W探測出 來，而由于種子點(diǎn)無法全面檢測出來，由此造成雨滴的大量漏檢。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種基于改良型模糊生長算法 的視頻雨滴去除算法，包括W下步驟；S100、根據(jù)視頻像素亮度值計(jì)算當(dāng)前峽各個(gè)像素的 灰色調(diào)函數(shù)值f。;S200、將滿足W下兩式的當(dāng)前峽灰色調(diào)函數(shù)值f。對應(yīng)的像素標(biāo)記為種子 占. ；、、、?
[000引 也〉4-2IIfn〉fn-i) && (也<4巧IIfn<fn+i)，
[0007] (|fn?fn-llE>TfII|f" 0f,，_2lE>Tf)&&(|f,，0f" +ilE>TfII|f,，?f,，+2Ie>Tf)，
[000引其中，f"_i、表示當(dāng)前峽前向兩峽的灰色調(diào)函數(shù)值，fw、f。。表示當(dāng)前峽后向兩 峽的灰色調(diào)函數(shù)值，0表示差值操作；S300、基于貪婪算法距離因子，進(jìn)行如下篩選；選取 間距不小于3的種子點(diǎn)、W及間距小于3的種子點(diǎn)中亮度值小的種子點(diǎn)；S400、采用模糊連 接度算法對視頻進(jìn)行雨滴探測，用當(dāng)前峽前向兩峽W及后向兩峽中的最小值代替探測到的 雨滴像素值。
[0009] 本發(fā)明提出的基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法具有如下優(yōu)點(diǎn)；1)采 用符合人眼視覺感知的灰色調(diào)函數(shù)差值來尋找種子點(diǎn)，能夠探測出背景較暗處的雨滴。2) 采用連續(xù)多峽灰色調(diào)函數(shù)差值而非僅僅前后兩峽差值，可W在同一個(gè)像素連續(xù)兩峽被雨滴 覆蓋時(shí)仍然能夠探測出雨滴。3)將距離判據(jù)作為約束種子點(diǎn)個(gè)數(shù)的一個(gè)條件，可W有效減 少兀余種子點(diǎn)的個(gè)數(shù)，從而大幅減小計(jì)算量。 【【附圖說明】】
[0010] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法流程圖。
[0011] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的模糊連接度算法流程圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0012] 下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的 實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類 似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅 用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0013] 在本發(fā)明的描述中，術(shù)語"內(nèi)"、"外"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"頂"、"底"等指 示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是 要求本發(fā)明必須W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0014] 本發(fā)明提供一種基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法。如圖1所示，本 發(fā)明提出的基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法包括W下步驟：
[0015]S100、根據(jù)視頻像素亮度值計(jì)算當(dāng)前峽各個(gè)像素的灰色調(diào)函數(shù)值f。；
[0016]S200、將滿足W下兩式的當(dāng)前峽灰色調(diào)函數(shù)值f。對應(yīng)的像素標(biāo)記為種子點(diǎn)：
[0017]也〉4-2 II fn〉fn-i)&& (也<4巧II fn<fn+i)，
[0018] (|fn?fn-llE>TfII|fn?fn-2lE>Tf)&&(|fn?fn+llE>TfII町 0 心+2Ie>Tf)，[001引其中，fw、fD_2表示當(dāng)前幀前向兩幀的灰色調(diào)函數(shù)值，f"+i、f。。表示當(dāng)前幀后向兩 峽的灰色調(diào)函數(shù)值，?表示差值操作；
[0020] S300、基于貪婪算法距離因子，進(jìn)行如下篩選：選取間距不小于3的種子點(diǎn)、W及 間距小于3的種子點(diǎn)中亮度值小的種子點(diǎn)；
[0021] S400、采用模糊連接度算法對視頻進(jìn)行雨滴探測，用當(dāng)前峽前向兩峽W及后向兩 峽中的最小值代替探測到的雨滴像素值。
[0022] 具體地，首先將讀入的視頻圖像另存為灰度圖格式，再根據(jù)視頻像素亮度值計(jì)算 當(dāng)前峽各個(gè)像素的灰色調(diào)函數(shù)值4,n=l，2, 3,…。視頻圖像灰度數(shù)據(jù)一般為二元矩陣，優(yōu)選 地，所述灰色調(diào)函數(shù)值f。與入射光強(qiáng)F之間關(guān)系為；f"=M(l-F/Fm")，其中，M為圖像的位數(shù) 參數(shù)，例如對于八位圖像，M值為256。
[0023] 基于灰色調(diào)函數(shù)值f。，將滿足W下兩式的當(dāng)前峽灰色調(diào)函數(shù)值f。對應(yīng)的像素標(biāo)記 為種子點(diǎn)：
[0024]也〉4-2 II fn〉fn-i)&& (也<4巧II fn<fn+i)，
[00 巧] (|fn?fn-llE>TfII|f,，0f,，-2lE>Tf)&&(|f,，0f,，+ilE>TfII|f" 0f,，+2Id>Tf)，
[0026] 其中，表示當(dāng)前峽前向兩峽的灰色調(diào)函數(shù)值，fw、f"+2表示當(dāng)前峽后向兩峽 的灰色調(diào)函數(shù)值，?表示差值操作。優(yōu)選地，反操作定義為0f。=-M*f。八M-f。）； 差值操作定義為：fn?g二M*(fn-g)八M-g);絕對值操作定義為：
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法，包括以下步驟： S100、根據(jù)視頻像素亮度值計(jì)算當(dāng)前幀各個(gè)像素的灰色調(diào)函數(shù)值fn ; S200、將滿足以下兩式的當(dāng)前幀灰色調(diào)函數(shù)值fn對應(yīng)的像素標(biāo)記為種子點(diǎn)： (fn>fn_21 I d) && ((fn〈fn+21 I fn〈fn+1)，
其中，f^、fn-2表示當(dāng)前幀前向兩幀的灰色調(diào)函數(shù)值，4+1、fn+2表示當(dāng)前幀后向兩幀的 灰色調(diào)函數(shù)值，?:表示差值操作； S300、基于貪婪算法距離因子，進(jìn)行如下篩選：選取間距不小于3的種子點(diǎn)、以及間距 小于3的種子點(diǎn)中亮度值小的種子點(diǎn)； 5400、 采用模糊連接度算法對視頻進(jìn)行雨滴探測，用當(dāng)前幀前向兩幀以及后向兩幀中 的最小值代替探測到的雨滴像素值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法，其特征在 于，所述灰色調(diào)函數(shù)值fn與入射光強(qiáng)F之間關(guān)系為：fn=M(l-F/Fmax)，其中，M為圖像的位數(shù) 參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法，其特征在
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法，其特征在
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法，其特征在 于，絕對值操作定義為：
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算 法，其特征在于，模糊連接度算法包括以下步驟： 5401、 計(jì)算視頻圖像像素幀間亮度差值，獲取最大值； 5402、 將幀間亮度差值大于所述最大值1/3的像素點(diǎn)作為種子像素點(diǎn)； 5403、 初始化所有像素點(diǎn)的模糊連接度； 5404、 將所述種子像素點(diǎn)的模糊連接度初始化； 5405、 計(jì)算所述種子像素點(diǎn)8個(gè)相鄰像素點(diǎn)的模糊連接度，算法設(shè)定擴(kuò)張模糊連接度 大于預(yù)設(shè)閾值的像素點(diǎn)，將大于預(yù)設(shè)閾值的像素點(diǎn)排除在種子點(diǎn)之外，直至找出所有雨滴 像素。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于改良型模糊生長算法的視頻雨滴去除算法，包括以下步驟：S100、根據(jù)視頻像素亮度值計(jì)算當(dāng)前幀各像素灰色調(diào)函數(shù)值fn；S200、將滿足下式當(dāng)前幀灰色調(diào)函數(shù)值fn對應(yīng)的像素標(biāo)記為種子點(diǎn)：(fn>fn-2||fn>fn-1)&&(fn<fn+2||fn<fn+1)，S300、基于貪婪算法距離因子選取優(yōu)化種子點(diǎn)；S400、采用模糊連接度算法進(jìn)行雨滴探測，用前向兩幀及后向兩幀中的最小值代替探測到的雨滴像素值。本發(fā)明能夠在同一個(gè)像素連續(xù)兩幀被雨滴覆蓋時(shí)探測出雨滴，可大幅減小計(jì)算量。
【IPC分類】G06T5-50, G06T7-00
【公開號】CN104715466
【申請?zhí)枴緾N201310683082
【發(fā)明人】朱青松, 樊建平, 陳海鵬, 王磊
【申請人】中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月12日