[發明專利]采用模式數據庫的具有空間感的自然彩色夜視實現方法

無效

• 申請號: 200810038016.6
• 申請日: 2008-05-26
• 公開（公告）號: CN101303733A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 谷小婧;孫韶媛;方建安
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;H04N9/64
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 翁若瑩;俞宗耀

技術領域

本發明涉及一種彩色夜視圖像實現方法。

背景技術

“紅外熱成像”和“微光”是實現夜視觀察的兩個必不可少的技術途徑，它們感應的是目標不同波段的輻射/反射，輸出的單色圖像具有信息互補性，融合這些互補信息可有效擴展目標觀察的信息量。目前用于夜視圖像的融合方法有灰度融合和假彩色融合兩種方法，其中假彩色融合利用“來自不同傳感器的信號差產生色差”的原理實現了彩色夜視。由于人眼對色彩的分辨率遠大于對灰度的分辨率，彩色夜視圖像將有助于人眼的識別，是目前夜視領域研究的熱點。但是假彩色融合都采用了將經過某種預處理的不同信號分別送入R、G、B三個色彩通道的方法，因此形成的融合圖像往往具有不真實的色彩(如綠樹在假彩色圖像中常常呈現不自然的紅色)。研究表明，由于假彩色圖像中景物的顏色與人類的心理記憶色相差甚遠，影響了觀察者對目標辨別的快速性和準確性。

為了使假彩色圖像具有更自然的色彩，近年來提出了很多對假彩色圖像進行色彩重映射的方法。Waxman提出一種將假彩色圖像變換到HSV(色調、飽和度、亮度)色彩空間進行色調、飽和度調整的想法，但是沒有給出具體方法。荷蘭人力因素研究所(TNO)的Toet借鑒改善彩色照片偏色的色彩傳遞方法，用自然彩色圖像的一階統計信息(均值、標準差)去校正假彩色圖像的色彩。但是由于假彩色圖像中的各部分的色彩差異很大，用整張圖片進行色彩傳遞后，夜視圖像常常呈現出新的不自然色彩，當假彩色圖像中的色彩較為豐富時，這種情況更為明顯。Yufeng?Zheng改進了Toet的方法，用先將假彩色圖像分割成不同的區域，再對區域分別進行色彩校正的“局部色彩傳遞”代替了Toet的“全局色彩傳遞”，并且引入了色彩直方圖規定化，還實現了各分割區域對期望呈現的色彩的自動選擇。Yufeng?Zheng的方法由于仍然是對假彩色圖像進行色彩重映射，因此無法從根本上避免這種不自然色彩的產生。

發明內容

本發明的目的是使得夜視圖像不僅具有自然的色彩，而且同時讓夜視圖像具有空間感，并且實現上述處理過程的自動化。

為了達到上述目的，本發明提供了一種采用模式數據庫的具有空間感的自然彩色夜視實現方法，其原理是通過直接為夜視圖像中的景物賦予其特征色彩來徹底克服不自然色彩的產生，使多波段的夜視圖像呈現均勻的自然色彩；通過特征色彩的色調對比和飽和度變化來反映物體的空間關系，使夜視圖像具有空間感；通過構建夜視圖像模式數據庫，實現上述過程的自動化處理。本發明提供的方法包括下列步驟：

步驟1、構建基于紅外圖像和微光圖像的模式數據庫。

步驟1.1、把紅外圖像和微光圖像中的景物分為目標(人，車輛等熱輻射體)、植物、土壤、建筑、道路、巖石、天空、云霧、水面以及其它(混合景物)大類，在每一大類中又按照物體在常規攝影方法得到的照片中離觀察者遠近的不同，定性地分為“遠”、“中”、“近”小類，大類與小類組合成各種模式。所述的“遠”是指通過常規攝影方法得到的照片中，處于遠處的景物定義為“遠”；所述的“近”是指通過常規攝影方法得到的照片中，處于近處的景物定義為“近”；其他則定義為“中”。

步驟1.2、計算得到各種模式對應的特征向量并為每一種模式指定其特征色彩，隨后將特征向量及特征色彩存入模式數據庫，同時對模式數據庫內的特征向量進行高斯歸一化。

所述的特征向量通過下列步驟求得：

步驟1.2.1、對至少三組中的一組已配準的包含某種模式的物體的同一場景的紅外圖像和微光圖像進行亮度規定化。

步驟1.2.2、將由步驟1.2.1得到的紅外圖像和微光圖像融合成假彩色圖像和灰度圖像。

步驟1.2.3、將由步驟1.2.2得到的假彩色圖像從RGB色彩空間變換到LUV色彩空間。

步驟1.2.4、在由步驟1.2.3得到的假彩色圖像和由步驟1.2.2得到的灰度圖像中，同時手動確定屬于某種模式的區域R。所述的某種模式是指通過步驟1.1所得到的各種模式中的一種。

步驟1.2.5、計算區域R的輻射/反射特征和紋理特征。

步驟1.2.6、重復步驟1.2.1至步驟1.2.5，直至計算出來自不同組圖像的同一模式的所有樣本的輻射/反射特征和紋理特征，并求出這些樣本的各特征對應項的均值，得到這一模式的特征向量。

步驟2、實現具有空間感的自然彩色夜視。

步驟2.1、對已配準的同一場景的紅外圖像和微光圖像進行亮度規定化。

步驟2.2、將通過步驟2.1得到的紅外圖像和微光圖像融合成假彩色圖像和灰度圖像。