[發明專利]一種基于單幅圖像的顏色恒常性處理方法

有效

• 申請號: 201110248011.8
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102306384A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 徐向民;翁俊武;葉佳木
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/40
• 分類號: G06T7/40
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種基于單幅圖像的顏色恒常性處理方法，其特征在于如下步驟：

(1)運用中值濾波對圖像進行初步處理，消除掉突變像素點，從而減輕MeanShift算法運算時的壓力，中值濾波窗口可選用5*5方形窗口；

(2)將獲取的二維數字圖像I使用參數h＝(h_s，h_r，h_l)進行MeanShift算法平滑處理獲得圖像I_M，具體步驟如下：

對圖像未被標記為處理的像素點做如下處理，

假設要處理的像素點為P₀，其坐標為(x₀，y₀)，像素值為I₀，同時I₀＝{I_0R，I_0G，I_0B}；

(2-1)圈定以P₀像素點坐標為中心，h_s為邊長的正方形空域范圍內即滿足以下約束條件的像素點，即：

S=P=(x,y)||x-x0|<hs2I|y-y0|<hs2;]]>

(2-2)標記S空域范圍內與P₀像素值歐氏距離小于h_l(h_l＜＜h_r)的像素點，即：

V₁＝{P＝(x，y)|P∈S，‖P-P₀‖＜h_l}，其中

||P-P0||=(IR-I0R)2+(IG-I0G)2+(IB-I0B)2]]>

(2-3)篩選出S空域范圍內像素點的像素值與P₀像素值歐式距離小于h_r的像素點，即V₂＝{P＝(x，y)|P∈S，‖P-P₀‖＜h_r}，其中

||P-P0||=(IR-I0R)2+(IG-I0G)2+(IB-I0B)2;]]>

(2-4)將上步驟中被篩選出來的像素點代入下式計算出迭代向量值m_h

mh=Σi=1nG(||Ii-I0hr||2)IiΣi=1nG(||Ii-I0hr||2),]]>

其中計算機在計算自然指數函數時運算量較大，將其替換為

G(x)=0.510.51+0.75*x2;]]>

(2-5)判斷是否||m_h-I₀||＜ε，ε為預先設定的誤差允許值。如若兩者間的距離超過ε，則將m_h值替換P₀像素點的像素值I₀，返回至第(3)步驟繼續進行迭代。如若||m_h-I₀||＜ε，則用m_h替換P₀的像素值及集合V₁中的點的像素值，并將P₀及V₁中的點標記為已處理，尋找下一個尚未處理的點，返回步驟(1)；

(3)將步驟2)中處理得到的I_M圖像進行分解，獲得I圖像R，G，B三個分量的光照估計灰度圖I_Rl，I_Gl，I_Bl；

(4)分解圖像I為I_R，I_G，I_B。之后運用步驟(2)獲得的RGB三色層光照估計圖I_Rl，I_Gl，I_Bl，計算出三色層灰度圖的反射分量I_Rr，I_Gr，I_Br，具體計算公式如下：

log(IRr)=log(IR)-log(IRl)log(IGr)=log(IG)-log(IGl)log(IBr)=log(IB)-log(IBl)]]>

之后用以下公式將圖像灰度級恢復到0～255范圍內：

IRr=IRr-IRrminIRrmax-IRrmin*255IGr=IGr-IGrminIGrmax-IGrmin*255IBr=IBr-IBrminIBrmax-IBrmin*255]]>

其中

I_Rrmax，I_Grmax，I_Brmax分別為I_Rr，I_Gr，I_Br三灰度圖的最大灰度值，

I_Rrmin，I_Grmin，I_Brmin分別為I_Rr，I_Gr，I_Br三灰度圖的最小灰度值。

(5)將I_Rr，I_Gr，I_Br三色層反射分量進行合并，獲得圖像I_r：

(6)接下來對光照估計后的圖像I_r做去霧處理獲得圖像I_rf，采用的是改進的彩色直方圖均衡技術，具體實施步驟如下：

(6-1)列出原始圖像的灰度級：

f_j，j＝0，1，……，L-1

(6-2)統計各灰度級的像素數目：

n_j，j＝0，1，……，L-1

(6-3)計算原始圖像直方圖各灰度級的頻數：

P(fj)=njn,j=0,1,......,L-1]]>

(6-4)計算累積分布函數：

Ck(f)=Σj=0kP(fj)]]>

(6-5)由于在有色光源情況下，會有一個或多個R，G，B分量的C(f)在灰度值較低的區域增強后灰度依舊很低，為了改善此效果，計算出灰度f′，使得其滿足下述表達式：

C_i(f′)＝k????這里k取5％～10％

(6-6)然后對于灰度級為f′到f_L-1的點，得到改進的累積分布函數C′_i(f)：

Ci′(f)=255*Ci(f)-f′255-f′]]>

(6-7)計算映射灰度級：

g_i＝INT[(g_max-g_min)·C′_i(f)+g_min+0.5]，i＝1，2，……，P-1

其中P為輸出圖像灰度級的個數，INT為取整符號；

(7)為了進一步去處有色光源的影響，系統后邊再次級聯一個灰色世界系統，具體步驟如下：

(7-1)計算圖像的R，G，B分量各自的均值及總的均值，

IR‾=1N*MΣi=1NΣj=1MIrfR(i,j)IG‾=1N*MΣi=1NΣj=1MIrfG(i,j)IB‾=1N*MΣi=1NΣj=1MIrfB(i,j)]]>

I‾=IR‾+IG‾+IB‾3]]>

(7-2)計算R，G，B各分量的調整系數A_R，A_G，A_B，其中

AR=I‾IR‾AG=I‾IG‾AB=I‾IB‾]]>

(7-3)利用調整系數調整圖像的R，G，B分量值，公式如下：

IfR(i,j)=IrfR(i,j)*ARIfG(i,j)=IrfG(i,j)*AGIfB(i,j)=IrfB(i,j)*AB(i=1,2,......N,j=1,2,......M)]]>

(7-4)將調整后的3分量值調整至0～255灰度范圍內：

IfR=IfRIfRmax*255IfG=IfGIfGmax*255IfB=IfBIfBmax*255]]>

其中

I_fRmax，I_fGmax，I_fBmax分別為I_fR，I_fG，I_fB三灰度圖的最大灰度值；合并I_fR，I_fG，I_fB，即獲得處理后的圖像I_f。