[发明专利]一种基于偏振指导的图像高光反射分离计算方法

权利要求书

1.一种图像高光反射分离计算方法，包括：

控制偏振彩色传感器拍摄偏振彩色图像，根据偏振彩色图像的偏振信息以及颜色信息，计算出偏振色度图像；

根据偏振信息的特性，利用偏振色度图像作为指导，将色度差值在预设范围内的漫反射分量的像素进行聚类，得到像素序列集合，其中，偏振信息的特性是偏振色度图像在带有高光信息的情况下，依然得到偏振彩色图像的漫反射分量的颜色信息的特性，像素序列集合中的每个像素序列中的各个像素带有色度满足预设条件的漫反射分量，由于表面材质以及光照方向的不同，像素序列集合中的每个像素序列中的各个像素带有不同程度的高光反射分量；

对像素序列集合中的每个像素序列中的各个像素使用鲁棒性主成分分析算法，将像素序列中的每个像素的漫反射分量保留，同时去除像素序列中的每个像素的高光反射分量，最终将偏振色度图像初步分离为漫反射分量以及高光反射分量，得到初始化分离结果，其中，初始化分离结果包括漫反射分量和高光反射分量，漫反射分量中存在具有不变性的高光反射分量；

将初始化分离结果作为约束，基于交替方向乘子法的迭代优化算法，进一步对偏振彩色图像进行高光反射分离处理，得到高光反射分离结果，根据高光反射分离结果，生成漫反射图像；

其中，偏振色度图的计算方法为：

其中，I_chro表示偏振色度图像，I_rawD表示近似漫反射分量，θ表示红、绿、蓝三个颜色通道，I_rawD，θ表示红、绿、蓝的近似漫反射分量，表示求偏振彩色图像中像素红、绿、蓝三个颜色通道中最小值的全局平均值，p表示偏振彩色图像中的每个像素，I_r(p)表示偏振彩色图像中p像素的r通道值，r表示红色通道值，I_g(p)表示偏振彩色图像中p像素的g通道值，g表示绿色通道值，I_b(p)表示偏振彩色图像中p像素的b通道值，b表示蓝色通道值，N表示偏振彩色图像中的像素的个数；

其中，近似高光反射分量以及近似漫反射分量，计算方法为：

其中，I_rawS表示近似高光反射分量，I_sv表示随着偏振角度发生变化的高光反射分量，I_c表示偏振彩色图像中不会随着偏振角度发生变化的光照分量，I_rawD表示近似漫反射分量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制偏振彩色传感器拍摄偏振彩色图像，根据偏振彩色图像的偏振信息以及颜色信息，计算出偏振色度图像，包括：

利用单芯片偏振彩色传感器采集偏振彩色图像；

对高光反射分量进行偏振分离，得到分离结果，其中，高光反射分量具有强偏振性；

通过分离结果，计算得到偏振色度图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述根据偏振信息的特性，利用偏振色度图像作为指导，将色度差值在预设范围内的漫反射分量的像素进行聚类，得到像素序列集合，包括：

利用偏振色度图像在未知光照信息的情况下，依然显示出像素漫反射分量的颜色的特性，将偏振彩色图像中色度差值在预设范围内的漫反射分量的像素进行聚类，得到像素序列集合。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述对像素序列集合中的每个像素序列中的各个像素使用鲁棒性主成分分析算法，将像素序列中的每个像素的漫反射分量保留，同时去除像素序列中的每个像素的高光反射分量，最终将偏振色度图像初步分离为漫反射分量以及高光反射分量，得到初始化分离结果，包括：

将高光反射分量在像素序列集合中视为噪音，其中，像素序列集合中的每个像素序列中的各个像素带有色度满足预设条件的漫反射分量和不同程度值的高光反射分量；

利用鲁棒性主成分分析算法，直接对每个像素序列进行噪音消除，从而初步得到分离的漫反射分量以及高光反射分量，得到初始化分离结果。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述将初始化分离结果作为约束，基于交替方向乘子法的迭代优化算法，进一步对偏振彩色图像进行高光反射分离处理，得到高光反射分离结果，根据高光反射分离结果，生成漫反射图像，包括：

基于迭代优化模型，将初始化分离结果作为约束，利用交替方向乘子法优化策略生成高光反射分离结果，进一步调整偏振彩色图像的高光反射分离结果，得到漫反射图像，其中，高光反射分量具有强度大于预定阈值的偏振性，但是有一些高光反射分量不会因为偏振角度的变化而变化，这使得初始化分离结果包括的漫反射分量中包括一定数量的高光反射分量。