[發(fā)明專利]一種基于顏色恒常性的彩色圖像增強(qiáng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110370695.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102509272A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉軍;邵振峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

技術(shù)領(lǐng)域??

????本發(fā)明屬于圖像增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于顏色恒常性的彩色圖像增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)??

彩色圖像增強(qiáng)技術(shù)有助于提高人們的視覺(jué)感受，便于圖像的理解與分析，因此有著非常重要的意義。人的視覺(jué)具有顏色恒常性，能夠在一定程度上排除光照條件對(duì)顏色的影響，正確地還原物體本身的固有顏色。由于要保持某些顏色信息不變，傳統(tǒng)的灰度圖像增強(qiáng)技術(shù)等不適合直接應(yīng)用于彩色圖像。

Land等人研究了顏色恒常現(xiàn)象，提出了Retinex模型，Jobson等人在此基礎(chǔ)上發(fā)展了單尺度Retinex（SSR）、多尺度Retinex（MSR）和多尺度Retinex彩色恢復(fù)（MSRCR）方法，成功應(yīng)用于圖像增強(qiáng)，這類方法試圖從顏色刺激著手，可以改善顏色恒常性，壓縮圖像動(dòng)態(tài)范圍，提高對(duì)比度，但是將顏色信息和亮度信息進(jìn)行了混合處理，在符合人眼感知特性的前提下改變了色調(diào)，出現(xiàn)了不同程度的彩色失真。

另一類保持顏色恒常性的方法是在色彩空間模型中通過(guò)保持色調(diào)（決定了顏色值的分量）不變來(lái)保證沒(méi)有顏色偏移。彩色數(shù)字圖像可用多種色彩空間模型來(lái)表達(dá)，常用的是RGB模型，但是由于這三個(gè)顏色分量高度相關(guān)，且是一種不均勻的色彩空間，因此不能保證顏色恒常。將RGB空間向色度空間轉(zhuǎn)換后，即可基本消除顏色分量的相關(guān)性。常用的是IHS、HSV等色彩空間，其中H表示色調(diào)，S表示飽和度，I或V表示亮度，增強(qiáng)過(guò)程中均保證H不變，調(diào)整S、?I或V，從而達(dá)到顏色恒常的目的。這類方法由于需要進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換，因此比較耗時(shí)，不利于對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)性增強(qiáng)。同時(shí)S分量也受到了調(diào)整，但是，S分量是顏色信息的一個(gè)重要屬性，應(yīng)該盡量保證在增強(qiáng)過(guò)程中保持不變。

因此，本領(lǐng)域亟待提出顏色恒常性效果更優(yōu)的彩色圖像增強(qiáng)技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種基于顏色恒常性的彩色圖像增強(qiáng)方法，通過(guò)二次函數(shù)自適應(yīng)地計(jì)算出亮度增益曲面進(jìn)行顏色恒常性增強(qiáng)，然后通過(guò)B3樣條函數(shù)進(jìn)行邊緣恢復(fù)，具有較好的普適性，在保證顏色恒常性的同時(shí)，有效提升對(duì)比度和亮度，保持良好的細(xì)節(jié)完整性，提供的方法能適用于各種光照下的圖像增強(qiáng)領(lǐng)域。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于顏色恒常性的彩色圖像增強(qiáng)方法，包括以下步驟：

步驟a，輸入原始彩色圖像，將原始彩色圖像轉(zhuǎn)化為亮度圖像，計(jì)算亮度圖像的均值????????????????????????????????????????????????，根據(jù)均值采用自適應(yīng)二次函數(shù)計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的亮度增益初始值；

所述自適應(yīng)二次函數(shù)定義為以下公式

當(dāng)前像素點(diǎn)的亮度增益初始值按以下公式求取

其中，為亮度圖像的均值，為當(dāng)前像素點(diǎn)的原始顏色灰度值中最大值，為以為輸入的自適應(yīng)二次函數(shù)輸出值；

步驟b，根據(jù)每個(gè)像素點(diǎn)的原始顏色灰度值之間的相關(guān)性，采用映射函數(shù)計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的顏色增益，將所得每個(gè)像素點(diǎn)的顏色增益與步驟a中所得相應(yīng)的亮度增益初始值分別相乘，作為每個(gè)像素點(diǎn)的比例參數(shù)；

步驟c，提取每個(gè)像素點(diǎn)的邊緣細(xì)節(jié)特征作為該像素的平移參數(shù)；

步驟d，對(duì)于原始彩色圖像的每個(gè)像素點(diǎn)，根據(jù)該像素的比例參數(shù)、原始顏色灰度值和平移參數(shù)，按以下公式得到增強(qiáng)顏色灰度值，

?

根據(jù)所得每個(gè)像素點(diǎn)的增強(qiáng)顏色灰度值輸出增強(qiáng)圖像。

而且，步驟b中，顏色增益的定義為以下公式

其中，為當(dāng)前像素點(diǎn)的原始顏色灰度值中最大值，，?為映射函數(shù)；

映射函數(shù)取對(duì)數(shù)函數(shù)，顏色增益根據(jù)以下公式計(jì)算，

其中為顏色增益常數(shù)。

而且，步驟c中，提取每個(gè)像素點(diǎn)的邊緣特征實(shí)現(xiàn)方式為，選用B3樣條卷積核與步驟a中所得的亮度圖像進(jìn)行卷積，將亮度圖像減去卷積的結(jié)果作為原始彩色圖像的邊緣細(xì)節(jié)特征。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果為：在基于色彩空間的顏色恒常性增強(qiáng)過(guò)程中除了保持色調(diào)不變外，也盡量減少了飽和度的改變，同時(shí)也減少了傳統(tǒng)方法中進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換的時(shí)間消耗，能自適應(yīng)地調(diào)整圖像的亮度增益，提高了色彩鮮艷度，對(duì)圖像進(jìn)行了邊緣回復(fù)，減少了細(xì)節(jié)損失，在保證顏色恒常性的同時(shí)，有效提升了對(duì)比度和亮度，保持了良好的細(xì)節(jié)完整性，對(duì)各種光照下的圖像均能取得較好的增強(qiáng)效果，具有較好的普適性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式