[發(fā)明專利]一種基于非抽樣Contourlet的圖像增強方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610959013.0
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN106651817A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉偉;饒云波;鄧建華;陸川;廖丹;張明;李慧;范柏江;宋佳麗
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學成都研究院
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種基于非抽樣Contourlet的圖像增強方法，充分利用NSCT具有的多尺度、多方向性、同向各一性和平移不變性等特性。提出對低亮度圖像進行多尺度分解，然后進行融合增強的算法。該發(fā)明具體包括如下基本步驟：

步驟101：估算高亮度圖像背景；

步驟102：轉(zhuǎn)換RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為La*b*，并提取L分量作為灰度，然后分解得到亮度和反射度；

步驟103：提取亮度分量，然后使用非抽樣Contourlet處理進行增強處理，即得到增強的夜間圖像；

步驟104：對增強后的圖像進行逆置轉(zhuǎn)換得到增強后的多分辨率圖像，對增強后的圖像使用夜間圖像顏色進行還原，并對圖像重構(gòu)；

步驟105：圖像增強后的客觀評價。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非抽樣Contourlet的圖像增強方法，其特征在于所述步驟101考慮到估算高亮度圖像背景。在本發(fā)明中高亮度圖像背景L(x,y)估算使用高斯低通濾波器來評估分量，實際上是一個帶高斯核的2D離散卷積，數(shù)學表示如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非抽樣Contourlet的圖像增強方法，其特征在于所述步驟102從RGB顏色空間到La*b*色空間(CIE LAB色空間)，1976年由國際照明學會推薦的均勻色空間，該空間是三維直角坐標系統(tǒng)。L表示顏色的明度，a*正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*正值表示偏黃，負值表示偏藍。是目前最受廣用的測色系統(tǒng)，以明度L和色度坐標a*、b*來表示顏色在色空間中的位置。La*b*顏色空間一般從XYZ顏色空間導出，因此首先要從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到XYZ顏色空間，轉(zhuǎn)換公式如下：

從XYZ顏色空間到La*b*顏色空間的轉(zhuǎn)換過程如下：

其中

X_w,Y_w,和Z_w是參考的白色三激勵值，即在CIE標準D65照明下的典型完美漫反色白色。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非抽樣Contourlet的圖像增強方法，其特征在于所述步驟103從使用非抽樣Contourlet對圖像進行增強，進一步包括以下幾個步驟：

步驟401：首先對輸入的夜間圖像進行L層的NSCT分解，然后可以得到不同尺度和方向的子帶系數(shù)和其中低頻子帶系數(shù)用S_l(m,n)表示，高頻子帶系數(shù)用D_l(m,n)表示。

步驟402：對低頻子帶系數(shù)融合規(guī)則采用基于圖像局部區(qū)域梯度能量和加權(quán)平均法相結(jié)合的系數(shù)選擇方案，對高頻子帶系數(shù)融合規(guī)則采用方向子帶信息和比較的方式，通過低頻子帶系數(shù)和高頻子帶系數(shù)融合可以得到融合圖像F的系數(shù)。

步驟403：為了得到最后增強的融合圖像F，必須對融合增強系數(shù)進行逆變換。

下面將詳細分析步驟402中低頻子帶系數(shù)和高頻子帶系數(shù)融合規(guī)則。

步驟402-1：通常情況下低頻子帶系數(shù)采用平均法融合，但是這種方法容易丟失原圖像亮度信息。為了保持圖像具有豐富的細節(jié)信息，提出了一種基于圖像梯度能量(Energy of image gradient,EOG)方法對低頻子帶系數(shù)融合。這種方法主要考慮該區(qū)域的聚焦特性，定義如(9)所示：

其中M×N表示圖像的尺寸大小。考慮到低頻子帶系數(shù)的融合以及圖像中局部區(qū)域的清晰度等，在本發(fā)明我們引入圖像局部區(qū)域梯度能量(Local area energy of image gradient,LEOG)作為低頻子帶融合方式，定義如式(10)所示：

其中M₁×N₁為局部區(qū)域尺寸大小，取值為7×7。為了恰當選擇低頻子帶系數(shù)，本發(fā)明采用基于圖像局部區(qū)域梯度能量和加權(quán)平均法相結(jié)合的系數(shù)選擇方案，其定義如(11)所示。th表示實驗閾值，根據(jù)實驗結(jié)果進行確定。

步驟402-2：由于非抽樣Contourlet變換具有平移不變性的性質(zhì)，所以源圖像和變換子帶的尺寸大小是相同的。在同一尺度上圖像強邊緣的所有高頻子帶都具有模值較大的系數(shù)，本發(fā)明提出對源圖像每個像素同一尺度上的高頻子帶信息匯集后采用比較的方式來選擇高頻子帶系數(shù)。定義在尺度2^-l上的高頻子帶信息和為：

高頻子帶系數(shù)的融合規(guī)則是：如果那么選取圖像A對應(yīng)的高頻子帶系數(shù)作為融合圖像的子帶系數(shù)，否則我們選取圖像B對應(yīng)的高頻子帶系數(shù)作為融合圖像的子帶系數(shù)，定義的表達式如下：