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专利号: 2019110080113
申请人: 广东石油化工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于条件变分自编码网络的除雨方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、基于条件变分自编码网络除雨学习的结构设计;

S2、基于条件变分自编码网络除雨学习的参数优化;

S3、基于条件变分自编码网络除雨的结构设计;

S4、条件变分自编码网络下的除雨;

S5、条件变分自编码网络下的除雨性能测试;

所述S1中基于条件变分自编码网络除雨学习的结构设计由条件变分编码器、空间分布估计、先验概率分布、中间操作和条件变分解码器组成;

所述S1的具体操作为:

S1a、空间分布估计,空间密度估计输入为带雨图像x,空间密度估计输出为基于通道的密度估计映射Dc,用一个简单两层全连接网络表示;

S1b、条件变分编码器,条件变分编码器的输入包含干净图像y、带雨图像x、基于通道的密度估计映射Dc,将三者串接到一起作为编码器的输入,条件变分编码器的输出为一个分布S1c、先验概率分布,先验概率分布的输入包含干净图像y、基于通道的密度估计映射Dc串接到一起作为先验概率分布的输入,先验概率部分的输出为先验分布S1d、中间操作,两个操作分别对应根据分布得到隐含变量z的方法,其中输入为分布的参数,均值μ(x)和方差σ(x),以及噪声的分布 输出为隐含变量z,具体操作如下:z=μ(x)+∈*σ(x);

S1e、条件变分解码器,条件变分解码器的输入为第一个中间操作的输出ze、隐含变量基于通道的密度估计映射Dc串接到一起,条件变分解码器的输出为估计的除雨后图像,和条件变分编码器一样,选择为条件变分编解码器。

2.根据权利要求1所述的一种基于条件变分自编码网络的除雨方法,其特征在于:所述S2中的除雨的优化过程为:输入:N个像素点对应的干净图像y、带雨图像x;

输出:θp、θd、φ、θs。

3.根据权利要求2所述的一种基于条件变分自编码网络的除雨方法,其特征在于:所述优化过程的具体的操作步骤为:S2a、对θp、θd、φ、θs随机赋初始值;

S2b、计算各通道的残差图像,Rc=xc‑yc,c表示{r,g,b}三个通道的标号;

S2c、按照如下公式计算基于通道的密度估计映射Dc,i表示像素点标号,其中Rc=xc‑ycS2d、拼接条件变分编码器的输入为:[xc Dc]和yc;

S2e、根据条件变分编码器,在参数φ下的得到μe和σe;

S2f、根据如下公式生成ze;

S2g、拼接先验概率分布(Prior)的输入为:[xc Dc]S2h、根据先验概率分布参数θp,得到μp和σp;

S2i、根据如下公式生成zp;

S2j、拼接条件变分解码器的输入为:[ze Dc]S2k、根据条件变分解码器,在参数θd下的得到除雨后图像S2l、按照如下公式计算基于通道的密度估计映射 i表示像素点标号S2m、根据得到的 真实的y、 Dc、up和σp、ue和σe构造下面目标函数,其中目标函数中带有参数θp、θd、φ、θs,S2n、计算梯度如下:

S2o、按照各自参数的梯度对参数更新如下:t+1 t t

φ =φ ‑ηφ×g(φ )

S2p、返回步骤2,重复至收敛。

4.根据权利要求3所述的一种基于条件变分自编码网络的除雨方法,其特征在于:所述目标函数:其中:

表示重构图像的误差,其计算如下:

N表示像素点个数;

表示条件变分编码器输出和先验概率分布的相似程度,用KL距离表示如下:其中 表示条件变分编码器输出, 表示先验概率分布;

表示基于通道的密度估计映射误差表示如下:其中:

c表示{r,g,b}三个通道的标号,i表示像素点标号,Rc=xc‑yc为残差图像,即带雨图像在各个通道和干净图像在各个通道的对应像素点的差值; 为一个用网络刻画的通道的密度估计函数,其中θs为通道的密度估计网络参数;

θs为通道的密度估计网络参数,θp对应先验概率参数,θd对应条件变分解码器参数,φ对应条件变分编码器的参数。

5.根据权利要求1所述的一种基于条件变分自编码网络的除雨方法,其特征在于:所述S3中基于条件变分自编码网络除雨的结构设计同样由条件变分解码器、空间分布估计、先验概率分布和中间操作组成。

6.根据权利要求1所述的一种基于条件变分自编码网络的除雨方法,其特征在于:所述S4的除雨过程为:输入:θp、θd、φ、θs,带雨图像x;

输出:对应的除雨图像

7.根据权利要求6所述的一种基于条件变分自编码网络的除雨方法,其特征在于:所述除雨过程的具体操作步骤为:S4a、按照如下公式计算基于通道的密度估计映射 i表示像素点标号S4b、拼接先验概率分布的输入为:

S4c、根据先验概率分布参数θp,得到up和σp;

S4d、根据如下公式生成多个z如z1、z2、…、zn,S4e、拼接条件变分解码器的输入为:S4f、根据条件变分解码器,在参数θd下的得到除雨后图像S4g、按照下式求解除雨图像 如下:

8.根据权利要求1所述的一种基于条件变分自编码网络的除雨方法,其特征在于:所述S5进行除雨性能测试时,进行多组测试,且测试不少于三组。