[發(fā)明專利]一種粒度可控的低照度圖像的增強方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410246543.1
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104050636B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 戴聲奎;孫萬源;高劍萍
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司35205
• 代理人: 陳智海

1.一種粒度可控的低照度圖像的增強方法，其特征在于：首先獲取原始低照度圖像的光輻射場，然后通過對原始低照度圖像亮度的估測，制備出自適應的亮度修復因子ω和基礎(chǔ)光強A，并利用對光輻射場的標準差制備出兩個自適應的高斯濾波器；最后利用該兩高斯濾波器對光輻射場進行去噪和模糊化處理，并通過自適應亮度修復因子ω和基礎(chǔ)光強A得到復原后的圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粒度可控的低照度圖像的增強方法，其特征在于具體包括如下步驟：

步驟1、定義光輻射場的初始值：

若原始低照度圖像為彩色圖像，則光輻射場初始值w(x,y)＝max(I_{original_R},I_{original_G},I_{original_B})；若原始低照度圖像為灰度圖像，則光輻射場初始值w(x,y)＝I_original，其中I_original為原始低照度圖像，I_{original_R}、I_{original_G}、I_{original_B}分別為彩色圖像I_originalR、G、B三通道的值；

步驟2、制備自適應的亮度修復因子ω：

(1)求光輻射場初始值w(x,y)的平均值N_mean：

n為圖像中像素點的總數(shù)，xi為圖像中某一像素點的亮度值；

(2)求自適應的亮度修復因子ω：

ω＝k₁-(N_mean/128)²，k₁為設定的控制參數(shù)，范圍為0.7≤k₁≤0.95；

步驟3、制備自適應的基礎(chǔ)光強A：

(1)統(tǒng)計光輻射場w(x,y)的直方圖Histogram_w；

(2)計算光輻射場w(x,y)的直方圖的累加和當其中待處理整幅圖像的尺寸為imagesize，imagesize＝Height*Width，其中Height為圖像的高，Width為圖像的寬；對應的j₁即為基礎(chǔ)光強A，k₂為設定的控制參數(shù)，范圍為0≤k₂≤0.1；

步驟4、制備兩個自適應高斯濾波器：

先定義高斯濾波器為gaussfilter(N,σ)，其公式為：

f(i,j)=12πσ2exp((i-(N-1)/2)2+(j-(N-1)/2)22σ2),]]>其中N是高斯濾波的窗口大小；σ為高斯濾波的方差系數(shù)，i，j為二維圖像中像素的坐標，取值范圍為：[-(N-1)/2，(N-1)/2]；

(1)求原始低照度圖像的光輻射場的標準差N_std：

n為圖像中像素點的總數(shù)，xi為圖像中某一像素點的亮度值，N_mean為待處理整幅圖像的亮度平均值；

(2)對光輻射場的標準差N_std做歸一化處理：

N_std2＝N_std²/(k₃+N_std²)，k₃為設定的控制參數(shù)，范圍為500≤k₃≤1500；

(3)求取自適應的窗口大小N：

N＝2*floor(k₄*N_std2)+1，其中，floor()為向下取整數(shù)函數(shù)，k₄為設定的控制參數(shù)，范圍為5≤k₄≤25；

(4)求取自適應的標準差σ：

σ＝k₅*N_std2，其中k₅為設定的控制參數(shù)，范圍為50≤k₄≤200；

(5)根據(jù)上述步驟獲得自適應的窗口大小為N，標準差為σ，生成去噪的第一高斯濾波器gaussfilter1(N,σ)；

(6)根據(jù)上述步驟獲得自適應的窗口大小為N，標準差為σ，生成去噪的第二高斯濾波器gaussfilter2(2*N+1,σ)；

步驟5、對原始低照度圖像進行高斯濾波以及復原圖像：

(1)用第一高斯濾波器對光輻射場初始值w(x,y)做去噪處理：

gauss1(x,y)=w(x,y)⊗gaussfilter1(N,σ),]]>其中為卷積運算符，gaussfilter1(N,σ)為先前制備出的第一高斯濾波器，w(x,y)為光輻射場初始值；

(2)用第二高斯濾波器對光輻射場初始值w(x,y)做模糊化濾波：

gauss2(x,y)=w(x,y)⊗gaussfilter2(2*N+1,σ),]]>其中為卷積運算符，gaussfilter2(2*N+1,σ)為先前制備出的第二高斯濾波器，w(x,y)為光輻射場初始值；

(3)得到光輻射場的估計值U(x,y)：

U(x,y)＝gauss1(x,y)*(1+N_std2)-gauss2(x,y)*N_std2，其中N_std2為先前制備高斯濾波器所求的歸一化的光輻射場標準差，gauss1(x,y)和gauss2(x,y)分別為對光輻射場初始值w(x,y)進行去噪處理和模糊化濾波求得的值；

(4)得到透射率分布函數(shù)s(x,y)：

其中ω為先前制備出的自適應亮度修復因子，B＝255-A，A為基礎(chǔ)光強，U(x,y)為光輻射場的估計值；

(5)根據(jù)大氣光散射模型得到復原后圖像J(x,y)：

若原始低照度圖像為彩色圖像，根據(jù)復原公式J(x,y)＝(I_original(x,y)-A)*s(x,y)+A，分別將三通道的值I_{original_R}(x,y)、I_{original_G}(x,y)、I_{original_B}(x,y)以及基礎(chǔ)光強A、透射率分布函數(shù)s(x,y)代入計算得到R、G、B三通道的復原值J_R(x,y)、J_G(x,y)、J_B(x,y)，即可得到復原后圖像J(x,y)；

若原始低照度圖像為灰度圖像，根據(jù)復原公式J(x,y)＝(I_original(x,y)-A)*s(x,y)+A，分別將灰度圖像亮度值I_original以及基礎(chǔ)光強A、透射率分布函數(shù)s(x,y)代入計算得到復原值J(x,y)，即可得到復原后圖像J(x,y)。