[發明專利]一種低照度圖像的增強和去噪方法

無效

• 申請號: 201210524585.8
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103177424A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 張亮;沈沛意;張向東;宋娟;董洛兵;羅玲利;周夢
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

1.一種低照度圖像的增強和去噪方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1、將原始圖像L(x，y)輸入計算機的圖像處理系統，確定原始圖像L(x，y)的情況，判斷是否進行圖像的增強和去噪處理：

將原始圖像L(x，y)輸入計算機的圖像處理系統，根據原始圖像L(x，y)的拍攝環境、視覺效果以及原始圖像L(x，y)的亮度判斷原始圖像L(x，y)的情況，確定是否要對圖像進行增強和去噪處理：若原始圖像拍攝環境是在暗處，圖像不清晰且原始圖像L(x，y)的亮度低，判斷出原始圖像為低照度圖像就要對原始圖像L(x，y)進行增強和去噪處理；

步驟2、將原始圖像L(x，y)進行反轉，得到反轉后圖像I(x，y)；

步驟3、用暗原色先驗法，選取反轉后圖像I(x，y)暗原色中亮度最大的0.1%的像素點，這些像素點都是不透明的，將這些像素點選定作為反轉后圖像I(x，y)的大氣光成分A；

步驟4、將步驟2中獲得的反轉后圖像I(x，y)用亮度算法進行處理，得到亮度圖像Y；

步驟5、采用一個參數C來減弱步驟4中獲得的亮度圖像Y，得到消弱亮度后的圖像CY；

步驟6、對步驟5中獲得的消弱亮度后的圖像CY進行中值濾波，去除圖像CY的隨機噪聲，得到濾波后的圖像T(x，y)，濾波后的圖像T(x，y)即為反轉后圖像I(x，y)的透射率估測圖像T(x，y)；

步驟7、結合步驟6所得到的透射率估測圖像T(x，y)和步驟3所得的大氣光成分A，用暗原色先驗法對步驟2中獲得的反轉后圖像I(x，y)進行去霧處理，得到圖像J；

步驟8、將步驟7得到的圖像J進行反轉處理，具體按步驟2中的反轉算法進行反轉處理，即得到去霧后含有噪聲的圖像O(x，y)；

步驟9、將步驟8所得到圖像O(x，y)和步驟1中輸入的原始圖像L(x，y)的綠色通道圖像G同時應用到混合雙邊濾波器中，利用混合雙邊濾波器對圖像O(x，y)進行去噪處理，輸出得到增強亮度和去噪后的圖像。

2.根據權利要求1所述的低照度圖像的增強和去噪方法，其特征在于，所述步驟2具體按照以下步驟實施：

經步驟1判斷要對原始圖像L(x，y)進行亮度增強處理后，將原始圖像L(x，y)進行反轉，獲得亮度增強的反轉后圖像I(x，y)，具體的反轉算法如下：

I^c|x|＝255-L^c|x|?????(1)

式中：c表示RGB顏色通道，L表示輸入的原始圖像，I表示反轉后輸出的亮度增強的圖像。

3.根據權利要求1所述的低照度圖像的增強和去噪方法，其特征在于，所述步驟4中亮度圖像Y的計算公式為：

Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B????（2）。

4.根據權利要求1所述的低照度圖像的增強和去噪方法，其特征在于，所述步驟5中消弱亮度后的圖像CY的計算公式為：

CY＝C-Y/255??????????（3）

其中，C為用于消弱亮度圖像Y的參數，C值取1.06。

5.根據權利要求1所述的低照度圖像的增強和去噪方法，其特征在于，所述步驟6中的中值濾波采用的窗口大小為15*15。

6.根據權利要求1所述的低照度圖像的增強和去噪方法，其特征在于，所述步驟7具體按照以下步驟實施：

反轉后圖像I(x，y)是不透明的有霧圖像，采用暗原色先驗法對反轉后的圖像I(x，y)進行去霧處理，從圖像I中復原圖像J，具體按照以下算法實施：

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))?????????????（4）

式中：I是步驟2中獲取的反轉后圖像I(x，y)，J表示景物光線的強度，這里是表示需要獲得的圖像，A是步驟3得到的大氣光成分A，T表示光線通過媒介投射到相機過程中沒有被散射的部分，即透射率t(x)＝e^-βd(x)，這里是表示步驟6得到的透射率估測圖T。

7.根據權利要求1所述的低照度圖像的增強和去噪方法，其特征在于，所述步驟9具體按照以下步驟實施：

經步驟8得到的去霧后圖像O(x，y)含有噪聲，本發明方法對基本雙邊濾波器的改進，用綠色通道圖像G代替圖像E作為邊緣停止函數，得到混合雙邊濾波器，運用混合雙邊濾波器對圖像O(x，y)進行去噪處理，具體按照以下算法實施：

ExJb=1wxΣy∈sgσs(||x-y||)gσr(|Gx-Gy|)Ex---(5)]]>

wx=Σy∈sgσs(||x-y||)gσr(|Gx-Gy|)---(6)]]>

其中，E_x表示輸入的圖像O像素點x的像素值，表示輸出的圖像像素點x的增強后的像素值，G_x是綠色通道圖像G像素點x處的像素值，部分是定義域核，根據像素間的距離設置空間域的權重，σ_s取值為16，部分是數據的值域核，根據像素差值設置變化域的權重，σ_r取值為1，和都是高斯公式，g_s和g_r分別是高斯公式和中的標準差，w_x是像素x點處局部區域s內的權重和，y∈s表示像素x處的局部區域s內的所有像素。