[發(fā)明專利]一種基于自適應(yīng)多尺度濾波的低照度圖像/視頻增強方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410266769.8
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104112253A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴聲奎
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鴻瑞達信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京匯信合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

1.一種基于自適應(yīng)多尺度濾波的低照度圖像/視頻增強方法，其特征在于：按照如下步驟實現(xiàn)：

1)定義低照度圖像的光輻射場，取低照度圖像每個像素點的三通道的最大值Ioriginal，得到光輻射場初始值w(x,y)；

2)通過對低照度亮度的估測，制備出自適應(yīng)的亮度修復(fù)因子ω：求出w(x,y)的平均值：NAmean＝mean(w(x,y))，其中，NAmean為w(x,y)的均值，mean()為求均值的操作，其公式為其中na為圖像中像素點的總數(shù)；x′i為圖像中某一點的亮度值；w(x,y)為光輻射場的初始值；自適應(yīng)亮度修復(fù)因子ω＝k0-(NAmean/k1)2，其中NAmean反映了整幅圖像的亮度平均值，k1為設(shè)定的控制參數(shù)，該參數(shù)反映了圖像的明暗程度；

3)通過對低照度亮度的估測，制備出基礎(chǔ)光強A：定義整幅圖像的尺寸為imagesize＝Height*Width，其中Height為圖像的高Width為圖像的寬，統(tǒng)計光輻射場初始值w(x,y)的直方圖Histogram_w；計算直方圖的累加和Histogram_w，當(dāng)對應(yīng)的j1即為基礎(chǔ)光強A，其中k2為設(shè)定的控制參數(shù)；

4)制備兩個自適應(yīng)的均值濾波器avefilter1(N，x，y)，avefilter2(N，x，y)，定義局部窗口均值濾波器為avefilter(N,x,y)，其公式為：其中p，q為二維圖像中像素的坐標(biāo)，正方形窗口的邊長N＝2r+1；

逐點計算低照度圖像局部窗口內(nèi)光輻射場的標(biāo)準(zhǔn)差：Nstd＝std(w(x,y))，其中，w(x,y)為光輻射場的初始值；std()為求取標(biāo)準(zhǔn)差的操作，其公式為其中n為2r+1邊長正方形窗口中像素點的總數(shù)；xi為圖像中每一點的像素值；Nmean為2r+1邊長正方形窗口內(nèi)圖像亮度平均值；Nstd為2r+1邊長正方形窗口內(nèi)光輻射場的標(biāo)準(zhǔn)差，反映了局部窗口內(nèi)圖像的差異；

對光輻射場的標(biāo)準(zhǔn)差做歸一化處理：Nstd2＝Nstd2/(k3+Nstd2)，k3為設(shè)定的控制參數(shù)，控制歸一化曲線的彎曲程度；

求取自適應(yīng)的窗口大小N：N＝2*floor(k4*Nstd2)+1，其中，floor()為向下取整數(shù)的操作，k4為設(shè)定的控制參數(shù)，能夠控制濾波器的窗口，其值越大，濾波器窗口越大，濾波后的圖像越平滑；

5)對低照度圖像進行亮度提升處理：

對光輻射場初始值做第一次處理：其中為卷積運算符；avefilter1(N,x,y)為先前制備出的均值濾波器模板；w(x,y)為光輻射場初始值；

對光輻射場初始值做第二次處理，其中為卷積運算符；avefilter2(2*N+1,x,y)為先前制備出的均值濾波模板；w(x,y)為光輻射場初始值：

光輻射場的精確估計值：U(x,y)＝ave1(x,y)*(1-Nstd2)+ave2(x,y)*Nstd2，其中Nstd2為先前制備均值濾波器所求的歸一化的光輻射場標(biāo)準(zhǔn)差；ave1(x,y)和ave2(x,y)分別為對光輻射場初始值進行兩次濾波求得的值；U(x,y)定義為光輻射場的精確估計值；

透射率分布函數(shù)s(x,y)：其中ω為先前制備出的自適應(yīng)亮度修復(fù)因子；B＝255-A；U(x,y)為已計算的光輻射場精確估計值；

根據(jù)復(fù)原公式J(x,y)＝(Ioriginal(x,y)-A)*s(x,y)+A，將灰度圖像亮度值Ioriginal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(fù)原后值J(x,y)，即可得到復(fù)原后圖像J(x,y)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自適應(yīng)多尺度濾波的低照度圖像/視頻增強方法，其特征在于：參數(shù)k1：可調(diào)控制參數(shù)，范圍為0.7≤k1≤0.95。