[發(fā)明專利]一種低照度圖像增強(qiáng)方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410276904.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN104063848B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李芳;吳金勇;王軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中安消技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 廣東廣和律師事務(wù)所44298
• 代理人: 章小燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低照度圖像增強(qiáng)方法和裝置。

背景技術(shù)

光照度較低時(shí)，監(jiān)控視頻效果往往較差。很多發(fā)生在夜晚的案件，在調(diào)看視頻監(jiān)控時(shí)，由于監(jiān)控視頻效果差，不能如實(shí)還原犯罪分子的真實(shí)面貌，給案件的偵破帶來(lái)困難。因此，如何能夠做到在光照度低時(shí)，仍能監(jiān)看到監(jiān)控視頻的細(xì)微特征，快速有效的識(shí)別出犯罪分子的面貌特征，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

常見的圖像增強(qiáng)處理方法包括：以直方圖均衡化法為代表的灰度變換法、基于照明-反射模型的同態(tài)濾波法、梯度域增強(qiáng)方法以及retinex增強(qiáng)方法等。以直方圖均衡化法為代表的灰度變換法能使圖像灰度分布更均勻，并增強(qiáng)圖像對(duì)比度，但它沒(méi)有考慮圖像的頻率信息以及細(xì)節(jié)信息，容易產(chǎn)生過(guò)增強(qiáng)圖像。基于照明-反射模型的同態(tài)濾波法將圖像分為高、低頻兩部分，再進(jìn)行濾波達(dá)到增強(qiáng)圖像對(duì)比度同時(shí)壓縮圖像動(dòng)態(tài)范圍的目的，但會(huì)出現(xiàn)過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)象，對(duì)高光區(qū)、陰影增強(qiáng)效果差。梯度域增強(qiáng)方法則對(duì)原圖像的梯度進(jìn)行處理，通過(guò)減小圖像梯度值壓縮圖像動(dòng)態(tài)范圍，增大局部梯度值來(lái)增強(qiáng)圖像邊緣。缺點(diǎn)是會(huì)使圖像在一定程度上銳化，并且在梯度域中重建圖像需要一定的數(shù)值算法，不適合實(shí)時(shí)使用。Retinex增強(qiáng)方法使用高斯平滑函數(shù)估計(jì)原圖像的亮度分量，應(yīng)用光照補(bǔ)償方法逼近反射圖像，能在保持圖像亮度的同時(shí)增強(qiáng)圖像暗處的信息，與其它的圖像增強(qiáng)算法相比，Retinex具有銳化、動(dòng)態(tài)范圍壓縮大、顏色恒常、色彩保真度高等優(yōu)點(diǎn)，但存在算法復(fù)雜而運(yùn)算量大的問(wèn)題，難以實(shí)時(shí)處理高清圖像的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低照度圖像增強(qiáng)方法和裝置，以解決目前低照度圖像增強(qiáng)算法復(fù)雜而運(yùn)算量大，難以實(shí)時(shí)處理高清圖像的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供的一種低照度圖像增強(qiáng)方法包括以下步驟：

計(jì)算輸入的原始圖像的灰度圖；

計(jì)算灰度圖的精確邊緣圖：對(duì)所述灰度圖的明、暗像素點(diǎn)分別采用不同的邊緣檢測(cè)算子計(jì)算梯度幅值，獲得粗略邊緣圖；對(duì)所述粗略邊緣圖進(jìn)行去噪、修補(bǔ)和細(xì)化，得到精確邊緣圖；

根據(jù)灰度圖和精確邊緣圖計(jì)算光照?qǐng)D：在對(duì)數(shù)域上，將所述灰度圖的每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值減去所述精確邊緣圖中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值，得到對(duì)數(shù)域上的光照?qǐng)D；

調(diào)整光照?qǐng)D的對(duì)比度；

根據(jù)精確邊緣圖和對(duì)比度調(diào)整后的光照?qǐng)D合成增強(qiáng)后的灰度圖：在對(duì)數(shù)域，將所述精確邊緣圖的每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值加上對(duì)比度調(diào)整后的光照?qǐng)D中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值，得到了對(duì)數(shù)域上的亮度增強(qiáng)后的灰度圖；

根據(jù)增強(qiáng)后的灰度圖計(jì)算增強(qiáng)后的彩色圖像并輸出。

優(yōu)選的，對(duì)灰度圖的明、暗像素點(diǎn)分別采用不同的邊緣檢測(cè)算子計(jì)算梯度幅值，獲得粗略邊緣圖包括：

計(jì)算灰度圖在x、y方向上的偏導(dǎo)數(shù)G_x、G_y；

根據(jù)偏導(dǎo)數(shù)G_x、G_y計(jì)算梯度圖G；

遍歷梯度圖G，當(dāng)像素點(diǎn)的梯度幅值大于預(yù)設(shè)的梯度閾值時(shí)，則該像素點(diǎn)判定為邊緣點(diǎn)，否則判定為非邊緣點(diǎn)，得到粗略邊緣圖；

其中，當(dāng)像素點(diǎn)(x,y)的灰度值I_in(x,y)大于預(yù)設(shè)的灰度閾值時(shí)，采用常規(guī)的邊緣檢測(cè)算子計(jì)算偏導(dǎo)數(shù)G_x、G_y；當(dāng)像素點(diǎn)(x,y)的灰度值I_in(x,y)小于或等于灰度閾值時(shí)，采用如下邊緣檢測(cè)算子計(jì)算偏導(dǎo)數(shù)G_x、G_y：

其中，I_in(x,y)表示灰度圖I_in中的像素點(diǎn)(x,y)的灰度值。

優(yōu)選的，對(duì)修補(bǔ)之后的粗略邊緣圖進(jìn)行細(xì)化，得到精確邊緣圖包括：

初始化I'_edge所有的像素點(diǎn)均為0；

采用以下方法對(duì)像素點(diǎn)重新賦值：

1)如果I_edge(x,y)為0、且I_edge(x+1,y)為1，則I_edge'(x+M,y)為1；

2)如果I_edge(x,y)為0、且I_edge(x,y+1)為1，則I'_edge(x,y+M)為1。