[發明專利]一種基于照度表面建模的彩色圖像漸暈復原方法

有效

• 申請號: 201210045873.5
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102629368A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 何凱;孔祥文;張偉偉;王偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于計算機圖像處理領域，涉及一種彩色圖像的漸暈復原方法。

背景技術

相機在遠距離成像時，隨著視場角的增大，能通過照相物鏡成像的斜光束截面面積將逐漸減少，這會導致圖像出現中間亮，邊緣暗的現象，這就是漸暈現象。漸暈現象的存在會導致圖像光照條件發生變化，使得目標檢測、圖像配準、圖像融合等算法的準確率大大降低，必須予以消除，目前漸暈復原已經成為遙感圖像處理、計算機視覺等領域的重要研究內容，具有重要的研究意義和實際應用價值。

獲取正確的漸暈函數是實現圖像漸暈復原的關鍵。傳統圖像漸暈復原方法通常是根據相關的光學和幾何參數來計算漸暈函數，或事先通過相關實驗確定漸暈函數，缺乏自適應性，在實際工程中難以實現。其中，1)傳統的光學和幾何復原方法具有嚴密的理論依據，能夠獲得準確的漸暈函數，但前提條件是必須了解相機的相關技術參數，以及拍攝時相機與目標的距離等相關信息，這在實際工程中往往很難實現。2)基于查表法(LUT)以及逐行掃描擬合的方法需要首先利用標準影像(如白紙上特定圖案)進行實驗，以獲取影響漸暈系數的對照表，再利用對照表，通過逐行掃描對影像進行漸暈復原。該方法需要事先利用標準影像獲取影像漸暈函數對照表，同時每次拍攝都必須滿足相同的條件，這也在很大程度上限制了它在實際工程中的應用。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種基于照度表面建模的彩色圖像漸暈復原方法，其目的是在沒有任何光學、幾何參數信息，同時也不需要事先利用模板進行相關實驗的條件下，僅僅根據彩色漸暈圖像本身照度分布，利用三維建模的方法獲取其漸暈函數，從而實現圖像漸暈現象的自動復原。

本發明提出的彩色圖像漸暈復原方法，主要包括以下幾個步驟：

一種基于照度表面建模的彩色圖像漸暈復原方法，主要包括以下幾個步驟：

1)將原始彩色漸暈圖像f從RGB空間轉換到HSI空間，得到H、S、I三個通道內的圖像f_H，f_S，f_I；提取漸暈圖像的前景和背景區域；

2)利用彩色圖像分解技術，實現原始彩色漸暈圖像結構和紋理的分解，獲取其彩色結構圖像f_u；將圖像f_u轉換到HSI空間，得到I通道結構圖像I_u；在I_u圖像的背景區域內，按照均勻性原則選取中心點；

3)計算任意兩個中心點p_i，p_j之間的徑向距離1≤i，j≤M，其中||·||代表歐氏距離，M代表中心點總數；

4)計算I通道結構圖像I_u在各中心點p_i處的像素值I_i；根據公式計算參數c_i，1≤i≤M；設某個待建模點為(x，y)，計算待建模點(x，y)與各中心點p_i之間的徑向距離d_i(x，y)，1≤i≤M，根據公式計算該點圖像建模后的像素值；重復上述步驟，完成對所有待建模點的建模，獲得建模后的曲面I′；

5)以建模獲得的I′作為漸暈函數，利用其與原始圖像f_I，以及正常照度表面f_I′三者之間的關系：f_I′＝f_I/I′，恢復I通道原始漸暈圖像f_I的正常照度表面f_I′；利用恢復后的照度表面f_I′代替I通道原始漸暈圖像f_I，H、S顏色通道內的原圖像f_H，f_S不變，將圖像從HIS空間轉換到RGB空間，得到漸暈復原后的彩色圖像。

本發明在對圖像照度表面進行建模之前，首先利用彩色圖像分解的方法提取出原彩色圖像的結構信息，實現保邊緣的平滑濾波，使圖像照度表面滿足整體平滑性的要求；此舉可以有效降低求解矩陣的條件數，提高圖像建模的準確性。通過對原始彩色漸暈圖像照度表面進行建模，可以直接估計出圖像的漸暈函數，進而實現圖像漸暈現象的自動復原；由于本發明不需要任何光學，以及照片拍攝時的幾何參數信息，也不需要事先利用模板進行相關實驗，因此具有良好的自適應性，在實際工程中易于實現。

附圖說明

圖1為基于照度表面建模的彩色圖像漸暈復原方法原理框圖。