[發明專利]低照度圖像增強及評價方法

有效

• 申請號: 201611235440.0
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN107292830B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 丁輝;尚媛園;趙譚;周修莊;付小雁;邵珠宏
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40;G06T5/50
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明提出一種增強后圖像的評價方法，包括以下步驟：獲取目標場景在多個不同照度下拍攝的圖像序列；從所述圖像序列中選擇用于對所述增強后圖像進行評價的模板圖像；計算所述模板圖像和增強后圖像的結構相似度；根據所述結構相似度對所述增強后圖像的增強效果進行評價。本發明的增強后圖像的評價方法具有對不同的圖像增強方法對圖像增強效果的評價客觀、可靠的優點。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種低照度圖像增強及評價方法。

背景技術

計算機視覺在場景監控、城市交通、居民安防等領域都有著重要作用。然而在低照度條件下，由于非自然光源的照度不充分，如夜間、陰雨天、低下等特殊場景，由于大氣中環境光降低，所獲取的圖像存在分辨率較低且細節信息被模糊的問題，導致圖像質量下降，致在夜間采集的圖像質量退化嚴重、圖像可辨識性很低，且含有大量噪聲，以至于難以分辨圖像中的細節，對圖像和視頻的應用產生了極大的限制。低照度圖像的質量增強是目前圖像質量提升領域的研究熱點之一，具有重大應用意義。低照度圖像增強一方面是為了提高圖像的能見度，適合于人眼觀察；另一方面是為了增強圖像的某些特性，在后期的處理中更易滿足需求。

目前低照度圖像增強方法大致分為兩類，其中一類是利用圖像增強的方法，在不考慮圖像降質的情況下，對圖像進行處理，這種方法使用范圍廣，能有效的提高低照度圖像的對比度，突出圖像的細節，改善圖像的視覺效果，但同樣也會引入一定的噪聲，主要的全局方法是直方圖均衡化、同態濾波、梯度法融合和Retinex算法等，主要的局部方法是局部對比度增強，局部直方圖均衡以及局部方差法等。另一類則是利用圖像復原的方法，通過研究低照度圖像的特點，結合霧天退化模型，反演退化過程，補償退化過程造成的失真，以便獲得未經干擾退化的復原圖像或復原圖像的最優估計值，從而改善低照度圖像質量。這種方法針對性強，得到的增強效果自然，一般不會有信息損失，處理的關鍵點在于模型中有限個數的參數估計。在圖像復原類方法中，由于低照度圖像反轉之后，天空和遙遠的背景區域RGB通道亮度都比較高，而非天空區域的RGB至少有一個通道亮度比較低，跟大霧條件下圖像有相似的特點，因此將基于大氣模型的增強算法應用于低照度圖像增強，可以獲得較好的增強效果，然而，大氣模型中環境光的估計和亮度圖的估計是一個重要因素，其準確性影響增強效果，目前，大氣模型中環境光的估計和亮度圖的估計相對準確性不高，因此，影響了圖像增強的效果。

另外，計算機視覺的研究使得計算機逐漸具備同人類一樣的視覺能力，被廣泛用于圖像處理的領域。如人臉識別、行人跟蹤和圖像增強等。目前大多數領域都有一套完整的評價標準，比如人臉識別通過識別率來測評結果，行人跟蹤通過計算質心半徑來計算誤差。而圖像增強尤其是低照度圖像增強領域目前還沒有一個比較完整的評價方法。

目前的方法大多是通過主觀測評和計算峰值信噪比等估算圖像質量的方法，但是主觀測評隨著實驗主體的變化，誤差很大而圖像的客觀評價標準只能說明圖像受損程度大小，并不能說明其增強的細節效果。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的第一個目的在于提出一種低照度圖像增強方法。

本發明的第二個目的在于提出一種低照度圖像增強系統。

本發明的第三個目的在于提出一種增強后圖像的評價方法。

本發明的第四個目的在于提出一種增強后圖像的評價系統。

為了實現上述目的，本發明的第一方面的實施例公開了一種低照度圖像增強方法，包括以下步驟：獲取低照度圖像，其中，拍攝所述低照度圖像時的照度小于第一預定照度；對所述低照度圖像進行反轉，以得到所述低照度圖像的反轉圖像；根據大氣物理模型重構所述低照度圖像以得到重構模型；估計初始亮度圖，并利用范數約束對所述初始亮度圖進行優化以得到優化亮度圖；根據四叉樹搜索方法估計大氣環境光；根據所述優化亮度圖和所述大氣環境光對所述重構模型求解，以得到增強后圖像。