[发明专利]一种视频雨滴去除方法及系统

权利要求书

1.一种视频雨滴去除方法，包括：

步骤a：读取视频帧，并将视频帧进行色彩空间转换；

步骤b：通过基于静态雨滴的光度特性进行雨滴初检，通过引导滤波器进行图像边缘部分识别，并从初检结果中减去边缘部分，得到优化的候选雨滴；

步骤c：通过去噪算法及雨滴面积约束，得到最终检测雨滴，并通过去雾方程及动态雨滴光度特性去除雨滴，得到最终去雨结果；

在所述步骤c中，所述通过去噪算法及雨滴面积约束得到最终检测雨滴具体为：通过BM3D去噪算法及雨滴面积约束得到最终检测雨滴；所述通过去雾方程及动态雨滴光度特性去除雨滴的具体公式为：

在上述公式中，J_dark为图像的暗原色先验结果，v为由J_dark得到的退化因子，L为图像的拉普拉斯矩阵，U为与L相同尺寸的稀疏单位矩阵，λ为归一化系数，ω为引进来的修正参数，用于表征图像受静态雨滴像素影响的程度。

2.根据权利要求1所述的视频雨滴去除方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述将视频帧进行色彩空间转换具体包括：

步骤a1：将视频帧从RGB色彩空间转换到YCbCr色彩空间；所述色彩空间转换公式为：

步骤a2：将步骤a1的公式的R、G、B分量写成两部分的组合，且提取出Cb和Cr分量，步骤a1的公式重写为：

其中，R_bg、G_bg与B_bg分别是没有被雨滴覆盖的像素在三个分量上的背景强度值，ΔR、ΔG与ΔB是雨滴引起的背景强度在R、G与B分量上的增量；若像素未被雨滴覆盖，则ΔR、ΔG及ΔB均为零；反之，均不为零；

步骤a3：雨滴引起的ΔR、ΔG及ΔB近似相等，步骤a2中的公式变换为：

Cb＝128-0.1482R_bg-0.2910G_bg+0.4392B_bg

Cr＝128+0.4392R_bg-0.3678G_bg-0.0714B_bg 。

3.根据权利要求1所述的视频雨滴去除方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述通过基于静态雨滴的光度特性进行雨滴初检具体包括：在读入视频帧后，从第2帧开始读取当前视频帧的左右邻居帧，通过使用静态雨滴的光度学特性，判断当前帧与前一帧及当前帧与后一帧的亮度差值是否大于一定阈值，如果当前帧与前一帧及当前帧与后一帧的亮度差值大于一定阈值，则认为当前帧中的某个像素为受雨或者运动物体影响的像素点，得到雨滴初检结果。

4.根据权利要求1所述的视频雨滴去除方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述通过引导滤波器进行图像边缘部分识别，并从初检结果中减去边缘部分，得到优化的候选雨滴，具体包括：通过引导滤波器得到原图像的高频部分及低频部分，通过将雨滴初检结果及高频部分取交集操作，得到雨滴初检结果中的图像边缘部分，并从雨滴初检结果中减去边缘部分，得到优化的候选雨滴。

5.一种视频雨滴去除系统，其特征在于，包括空间转换模块、雨滴初检模块、图像滤波模块、图像去噪模块和图像去雨模块；

所述空间转换模块用于读取视频帧，并将视频帧进行色彩空间转换；

所述雨滴初检模块用于通过基于静态雨滴的光度特性进行雨滴初检；

所述图像滤波模块用于通过引导滤波器进行图像边缘部分识别，并从初检结果中减去边缘部分，得到优化的候选雨滴；

所述图像去噪模块用于通过去噪算法及雨滴面积约束得到最终检测雨滴；

所述图像去雨模块用于通过去雾方程及动态雨滴光度特性去除雨滴，得到最终去雨结果；

所述图像去雨模块通过去雾方程及动态雨滴光度特性去除雨滴的具体公式为：

在上述公式中，J_dark为图像的暗原色先验结果，v为由J_dark得到的退化因子，L为图像的拉普拉斯矩阵，U为与L相同尺寸的稀疏单位矩阵，λ为归一化系数，ω为引进来的修正参数，用于表征图像受静态雨滴像素影响的程度。