[发明专利]一种基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法

说明书

本发明涉及一种基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法，包括：通过地基云图拍摄时间和设备所在位置经纬度，确定太阳位置，以此确定遮光带位置；地基云图图像预处理与待修复区域标记；待修复区域边界提取；计算待修复区域边界各点优先权函数，选择优先权最大的待修复块；计算优先权最大的待修复块红蓝比均值；根据待修复块红蓝比均值大小选择使用不同的修复策略，得到地基云图图像修复结果。本发明所述方法通过引入地基云图特有的红蓝比特征，优化了地基云图修复策略，提高地基云图图像修复效果的同时降低了图像修复的时间复杂度。

技术领域

本发明属于数字图像处理技术领域，涉及一种基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法。

背景技术

太阳能是一种天然的清洁能源，随着近年来太阳能发电技术的快速发展和大规模的商业化应用，太阳能将有可能成为未来人类最主要的能源，同时使用太阳能等清洁能源发电也是我国实现碳达峰目标的主要途径之一。天空云况是影响太阳能光伏板输出功率的重要因素之一，使用地基云图进行天空云况观测成本低、分辨率高，可以提供准确的当地天空云况信息，全天空成像仪是地基云图观测的主要设备。

然而由于全天空成像仪在工作时，需要依靠遮光带消除太阳对相机拍摄工作的不利影响，导致采集到的云图图像中存在遮光带黑带，云图信息不完整，关键部位信息缺失，影响云的检测、分类和云量计算等工作，因此需要对地基云图图像进行修复。

图像修复的目的是以一种观察者察觉不到的方式，重建图片中缺失或损坏的部分，恢复图片的完整性。随着数字图像处理技术的发展，使用数字技术检测和恢复图像中缺失或损坏部分从手工处理发展为全自动的过程。图像修复算法通过一定的修复顺序，从含有有效信息区域得到待修复区域的最佳匹配块，以此来完成图像修复。如何设计最优的待修复顺序与快速准确地找到最佳匹配块是图像修复算法的重点和难点。基于此，本发明结合地基云图特点，通过红蓝比改进Criminisi算法，提出了一种基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了一种基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法，利用地基云图红蓝比特征对Criminisi算法进行改进，实现对地基云图图像的修复。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明具体为：

步骤1：通过地基云图拍摄时间和设备所在位置经纬度，确定遮光带位置和镜头臂位置，包括以下步骤：

1)计算太阳赤纬角δ和计算太阳时角ω；

2)计算太阳方位角γ_s和天顶角θ_z；

3)根据太阳方位角γ_s和天顶角θ_z得到太阳位置，以此确定遮光带位置；

步骤2：对拍摄到的地基云图图像进行预处理，去除图像中周围建筑等的干扰，对遮光带区域和镜头臂区域置黑，标记为待修复区域；

步骤3：判断步骤2得到的待修复区域是否为空；如果是，输出修复结果，否则提取待修复区域边界；

步骤4：计算待修复区域和含有有效信息区域边界上所有待修复块的优先权，选取优先权最大的待修复块，优先对其进行修复；

步骤5：计算优先权最大的待修复块红蓝比均值；

步骤6：判断步骤5得到的红蓝比均值是否大于阈值；如果大于阈值，则计算含有有效信息区域各匹配块与待修复块的像素平方差和SSD，选择SSD最小的匹配块为最佳匹配块；如果小于阈值，则使用最近天空像素点进行复制作为最佳匹配块；

步骤7：使用最佳匹配块对待修复块进行赋值，更新待修复区域，返回步骤3。

步骤1中计算太阳赤纬角δ与太阳时角ω时，其公式描述如下：