[發(fā)明專利]基于色調(diào)映射和正則化模型的弱光圖像增強(qiáng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710367168.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN107316279B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊愛萍;趙美琪;王金斌;王南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T5/50
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 李麗萍<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入

1.一種基于色調(diào)映射和正則化模型的弱光圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1、獲得弱光圖像I(x)亮度增強(qiáng)后的V通道圖像

首先，輸入弱光圖像I(x)，將弱光圖像I(x)從RGB空間轉(zhuǎn)換到HSV空間，根據(jù)V通道圖像I^V(x)的亮度，自適應(yīng)映射參數(shù)函數(shù)b(x)為：

式(1)中：x為圖像中的任一像素點(diǎn)，I^V(x)是V通道圖像，是V通道圖像的平均亮度；

然后，對(duì)V通道圖像I^V(x)色調(diào)映射進(jìn)行亮度增強(qiáng)，映射函數(shù)為：

式(2)中：是V通道圖像I^V(x)像素的最大值，是亮度增強(qiáng)后的V通道圖像；

步驟2、獲得弱光圖像I(x)對(duì)比度增強(qiáng)后的反轉(zhuǎn)暗通道圖像步驟如下：

2-1)構(gòu)建L₁正則化模型，對(duì)反轉(zhuǎn)后的暗通道圖像進(jìn)行平滑去噪，目標(biāo)函數(shù)為：

其中，

式(3)和式(4)中：為平滑去噪后的反轉(zhuǎn)暗通道圖像，是弱光圖像的反轉(zhuǎn)圖像，v是正則化參數(shù)，D_i是濾波算子，該濾波算子D_i包含8個(gè)Krisch算子和1個(gè)Laplace算子，W_i是權(quán)重函數(shù)，σ是固定參數(shù)；

2-2)對(duì)上述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到最優(yōu)解如下：

式(6)和式(7)中：sign是符號(hào)函數(shù)，μ_i是輔助變量，ρ為懲罰參數(shù)，F(xiàn)是二維傅里葉變換，F(xiàn)^-1是二維傅里葉變換的逆變換，是F的共軛；

2-3)將反轉(zhuǎn)后的暗通道圖像與平滑去噪后的圖像相減，得到細(xì)節(jié)層圖像

2-4)將反映圖像強(qiáng)度變化的梯度信息和變化頻率的信息熵mh(x)＝-∑p(k)log(p(k))融合，p(k)是圖像像素值等于k時(shí)的概率，從而得到調(diào)節(jié)參數(shù)m(x)：

m(x)＝τmt(x)+(1-τ)mh(x) (9)

式(9)中：τ是權(quán)重系數(shù)；

2-5)根據(jù)調(diào)節(jié)參數(shù)m(x)和細(xì)節(jié)層圖像對(duì)圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)：

式(10)中：是對(duì)比度增強(qiáng)的反轉(zhuǎn)暗通道圖像，λ是常數(shù)；

步驟3、將步驟2獲得的圖像進(jìn)行反轉(zhuǎn)獲得圖像對(duì)圖像及步驟1獲得的亮度增強(qiáng)的V通道圖像進(jìn)行加權(quán)融合，作為增強(qiáng)后的V通道圖像

式(11)中：α和β是常數(shù)，α+β＝1；

并將增強(qiáng)后的V通道圖像由HSV空間映射到RGB空間，得到最終的增強(qiáng)圖像。