(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 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111309802.7 (22)申请日 2021.11.07 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 贾大功　王天乐　祖悦　张红霞　 刘铁根　 (74)专利代理 机构 天津市北洋 有限责任专利代 理事务所 12 201 代理人 程毓英 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) (54)发明名称 一种户外场景图像预测方法 (57)摘要 本发明涉及一种户外场景图像预测方法， 对 于户外场景， 将相机固定在同一位置处， 场景的 反射角将由入射光方向和场景点的三维空间位 置决定， 并将户外光照分解为太阳光和天空光， 方法如下： 对预处理后图像进行光照分解， 得到 天空光基图像的初始值； 提取目标图像的阴影区 域， 求解一系列拍摄图像的天空光强系数； 设计 损失函数， 得到满足要求的基图像； 利用图像阳 光区域的色调一致性准则， 获得三通道的天空光 基图像； 计算气溶胶MTFa和湍流MTFe； 求取大气 作用后的退化效果； 获得预测模型， 计算得到同 时刻后一天的预测图像 。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114048677 A 2022.02.15 CN 114048677 A 1.一种户外场景图像预测方法， 对于户外场景， 将相机 固定在同一位置处， 场景的反射 角将由入射光方向和场景点的三维空间位置决定， 并将户外光照分解为太阳光和天空光， 方法如下： 步骤1对预处理后图像进行光照分解， 根据采集到的数量T的预处理后的图像I1,I2, I3,...,IT， 预处理后图像大小为m ×n， xi和xj为图像像素的行列坐标， 通过均值求解计算得 到天空光基图像Csky(x, λ,t)的初始值Csky,0； 步骤2提取目标图像的阴影区域Is(x, λ,t)， 假定天空光基图像的强度系数Lsky＝1， 由式 (1)求解一系列拍摄图像的天空光强系数Lsky(x, λ,t)： 步骤3设计损失函数β 如式(2)， 利用最小二乘法更新Csky(x, λ,t)， 并将更新后的值代入 式(1)计算 Lsky(x, λ,t)， 通过 数次迭代， 得到满足要求的Csky(x, λ,t)和Lsky(x, λ,t)； 步骤4根据光强度系数关系Lsky(x, λ,t)+Lsun(x, λ,t)＝1， 求取太阳光强度系数Lsun(x, λ,t)， 代入式(2)计算Csun(x, λ,t)； 步骤5利用图像阳光区域的色调一致性准则， 将天空光基图像计算值与真实值相差的 比例因子分别设为εR， εG， εB， 太阳光基图像计算值与真实值相差 的比例因子分别为μR， μG， μB， 三个颜色通道分别对应不同的辐射光波长， 由式(3)和式(4)更新RGB三通道天空光和太 阳光的光强度系数为 重复步骤4， 更新得到 RGB三通道太阳光基图像Csun,R(x,t)， Csun,G(x,t)， Csun,B(x,t)， 式中， Csky,R(x,t)， Csky,G(x, t)， Csky,B(x,t)表示RGB三 通道的天空光基图像： 步骤6利用包括pm2.5浓度、 pm10浓度、 相对湿度RH和拍 摄季节在内的气 象要素计算大 气能见度Rm； 之后， 设粒子直径 大小为α， 辐射光波长为λ， 由vc＝α /λ， Qe＝3.912/ Rm得到截止 频率vc和衰减系数Qe， 并根据公式(5)计算气溶胶MTFa 式中， v表示 空间角频率， Aa和Sa分别表示气溶胶粒子的吸收和散射系数， 两者之和为衰 减系数Qe， R表示光程即观察距离； 步骤7利用式(6)计算 中间系数TCSA， 表示气溶胶横截面积， 由式(7)得到折射率结构 常权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114048677 A 2数 将值代入式(8)计算湍流MTFe： 式中， RH为相对湿度， SF为太阳光辐射通量， W为时间权值参量， WS为风速， T为温度， μ表 示比例系数， 当拍摄为近场情况时取为1， 远场情况为0.5， D表示 光圈直径； 步骤8对于天空光基图像， 将大气作用看作气溶胶MTFa和湍流MTFe效果的叠加， 两者相 乘， 获得大气作用的总调制传递函数MTF， 并由傅里叶逆变换计算大气点扩展函数， 最后将 其与天空光基图像进行 卷积运算以求取 大气作用后的退化效果 Iout； 步骤9获得 预测模型， 计算得到同时刻后一天的预测图像。 2.根据权利要求1所述的图像预测方法， 其特征在于， 步骤2采用浮动阈值法提取目标 图像的阴影区域 Is(x, λ,t)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114048677 A 3