一种基于双重曝光先验的视频去模糊方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110121016A(43)申请公布日2019.08.13(21)申请号201910381208.5(22)申请日2019.05.08(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人胡海苗张旭李波(74)专利代理机构北京金恒联合知识产权代理事务所11324代理人李强(51)Int.Cl.H04N5/217(2011.01)H04N5/235(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于双重曝光先验的视频去模糊方法及装置(57)摘要本发明提供一种基于双重曝光先验的视频去模糊方法及装置，其中，该方法包括以下步骤：(A)设计相机的双重曝光模式，获取“长-短”曝光帧连续交替的视频；(B)对所获取视频中的短曝光帧进行亮度拉伸；(C)设定双重曝光先验项，构建长曝光模糊帧的去模糊总体方程；(D)采用半二次分裂法对长曝光帧去模糊方程进行求解，得到模糊核；(E)采用非盲解卷积算法对长曝光模糊帧进行复原，恢复出去模糊的长曝光帧；(F)循环执行步骤B到E直至所有的长曝光帧处理完成，得到最终去模糊后的清晰视频。该方法可以准确估计出模糊核，最终恢复的视频图像序列具有较好视觉效果，并且显著提高了视频去模糊的效率。CN110121016ACN110121016A权利要求书1/2页1.一种基于双重曝光先验的视频去模糊方法，其特征在于包括以下步骤：S1)设计相机的双重曝光模式，即设置交替的长曝光时段和短曝光时段，将曝光时间控制信号输入相机控制接口，获取长曝光帧-短曝光帧连续交替的视频；S2)对所获取的视频中的短曝光帧进行预处理，根据与当前的短曝光帧相邻长曝光帧的灰度值，对短曝光帧进行亮度拉伸，获得拉伸的短曝光帧；S3)对所获取的视频中的长曝光帧进行去模糊，设定双重曝光先验项，构建长曝光模糊帧的去模糊总体方程，包括：S301)利用与当前的长曝光帧相邻的拉伸的短曝光帧作为辅助信息，设定双重曝光先验对潜在清晰图像进行约束：其中，x为潜在清晰图像，xs为拉伸的短曝光帧，为潜在清晰图像的梯度，为拉伸后的短曝光帧的梯度。由于拉伸后的短曝光帧的噪音仍然为高斯噪音，并且基于最大后验概率的求解方法能够有效处理高斯噪音，因此采用L2范式的正则化先验项对图像噪音进行建模；另外，加入图像在梯度上的正则化先验项以约束图像噪音使其满足空间分布随机性；S302)利用双重曝光先验项，构建长曝光模糊帧的去模糊总体方程：其中，x,y,k分别代表潜在清晰图像、长曝光模糊帧和模糊核；p(x)是双重曝光先验项；λ和γ是权重因子；S4)采用半二次分裂法对去模糊总体方程进行求解，将其分解为清晰图像子问题和模糊核子问题，包括：S401)求解清晰图像子问题：其中x,y,k分别代表潜在清晰图像、长曝光模糊帧和模糊核；p(x)是双重曝光先验项；λ是权重因子；S402)求解模糊核子问题：其中，k分别代表潜在清晰图像的梯度、长曝光模糊帧的梯度和模糊核；γ是权重因子；迭代求解所述子问题，得到长曝光模糊帧的模糊核；S5)根据求得的模糊核，采用基于超拉普拉斯先验的非盲解卷积算法对长曝光模糊帧进行复原，得到去模糊的长曝光帧；S6)循环执行步骤S2到S5直至所有的长曝光帧处理完成，得到最终去模糊后的清晰视频。2.一种基于双重曝光先验的视频去模糊装置，其特征在于，包括：长-短曝光视频获取模块：用于设置交替的长曝光时段和短曝光时段，将曝光时间控制2CN110121016A权利要求书2/2页信号输入相机控制接口，获取长曝光帧-短曝光帧连续交替的视频；亮度拉伸模块：用于对所获取的视频中的短曝光帧进行亮度拉伸，分别计算当前的短曝光模糊帧和与之相邻的长曝光帧的灰度均值，将短曝光帧的亮度拉伸到和长曝光帧相同的亮度水平；设定先验构建去模糊方程模块：利用与当前长曝光帧相邻的拉伸后的短曝光帧，设定双重曝光先验项：其中，x为潜在清晰图像，xs为拉伸后的短曝光帧，为潜在清晰图像的梯度，为拉伸后的短曝光帧的梯度；利用所述的双重曝光先验项，构建长曝光模糊帧的去模糊方程：其中，x,y,k分别代表潜在清晰图像、长曝光模糊帧和模糊核；p(x)是双重曝光先验项；λ和γ是权重因子；迭代优化模块：采用半二次分裂方法将所述的去模糊总体方程分解为清晰图像子问题和模糊核子问题，迭代优化求解所述子问题，得到长曝光模糊帧的模糊核；非盲解卷积复原模块：利用所述的模糊核，采用基于超拉普拉斯先验的非盲解卷积算法对长曝光模糊帧进行复原，得到去模糊的长曝光帧。3CN110121016A说明书1/6页一种基于双重曝光先验的视频去模糊方法及装置技术领域[0001]本发明涉及数字图像处理领域，尤其是一种基于双重曝光先验的视频去模糊方法及装置。背景技术[