[发明专利]去雾成像、能见度提取和景深估计的一体化处理方法

权利要求书

1.去雾成像、能见度提取和景深估计的一体化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、选取经典成雾模型I(x)＝t(x)·D(x)+(1-t(x))·A，其中x是像素坐标，I(x)是观察到的有雾图像，D(x)是景物在无衰减状态下的本色，A是大气光背景光，t(x)是透射率，其中t(x)＝e^-βd(x)，β为大气消光系数，d(x)为光传输的距离；

二、利用图像匹配算法，寻找两帧变化图像中共同出现的景物，利用相同景物在两帧图像中成像色彩的不同与色差产生的几何关系，求取大气背景光的值A；

三、根据暗通道先验求得透射率t(x)的估计值

其中：Ω是以x为中心的一个方形窗口，c是D(x)的颜色通道；

四、由成雾模型的变形式：

完成无雾图像的恢复；

五、将成雾模型在色彩空间以向量形式表达，构造辅助线求解出相同景物在两帧图像中的透射率之比t_x1/t_x2，进一步求解出景物的真实色彩D(x)与对应透射率t(x)，t(x)包括t_x1和t_x2；

六、将透射率列写为比式：

其中x1、x2代表两帧中的相同景物；结合景物相对于无人机距离的变化值d₁-d₂可以解出大气消光系数β，利用消光系数与能见度的经验公式可以计算出能见度V；

七、透射率t(x)、消光系数β已知，利用t(x)＝e^-βd(x)求得景物深度d；

步骤五中，选取了航拍图像中两帧有重叠区域的图像进行大气背景光A的估计，使用SIFT算子进行特征匹配，找到两张图片中的相同的点，此时相同物体在两帧图像上的颜色矢量表示为：

其中，将I_i(x)、D_i(x)、A作为RGB色彩空间中空间矢量表示为p_i＝t_xi，q_i＝(1-t_xi)，其中位于一个空间平面中；i为标号，代表某景物无衰颜色矢量与大气背景光矢量所构成的平面中，所有由于透射率不同导致的所合成后不同的景物实际成像颜色矢量；

在两帧相邻的图像中，可以利用图像匹配算法得到若干对符合上式描述的点对，每一对点对产生的在一个空间平面中，则有每个空间平面垂线垂直于则有：

对于若干点对各自平面的法向量总有则可得等式：

利用上式规律，可以列写优化式，拟合的方向，如下式所示：

其中为大气背景光的单位向量；

在景物本身色彩与大气背景光合成时，向量向量终点位于向量终点的连线之上，利用几何关系可以列写方程：

其中，a、b为常数，由上式可以解得a、b，其中解得大气背景光此时t(x)的估计值的表示式右侧的变量均已知，得到图像每一点透射率的估计值

由p_i+q_i＝1整理得到下式：

利用上式中的两式做比得：

做向量的平行线A’I₂与OA交于A’，知ΔOI₁A₁∽ΔA’I₂A₂；则有：

由正弦定理解出|OA’|与|A’I₂|，由上式中的关系得到p₁/p₂的值；进一步可以解出景物的本身颜色

每对匹配的点对所在平面中的均已知；可解出每个点对处对应的透射率t(x)。