[發(fā)明專利]一種低照度圖像增強(qiáng)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710391893.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107203979B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮華君;王燁茹;徐之海;李奇;陳躍庭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T7/11;G06T11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明公開(kāi)了一種低照度圖像增強(qiáng)的方法，將基于熵率的超像素分割算法用于暗通道先驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校玫礁臃先搜垡曈X(jué)效果的增強(qiáng)圖。該方法首先將低照度圖像進(jìn)行超像素分割，再將低照度圖像反轉(zhuǎn)，根據(jù)超像素分割得到的同源塊區(qū)域利用暗通道先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷玫礁鼫?zhǔn)確的傳輸透過(guò)率圖，根據(jù)大氣散射物理模型對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)，最后將圖像再次反轉(zhuǎn)得到增強(qiáng)效果圖。能夠自適應(yīng)地處理低照度圖像，使增強(qiáng)后的圖像具有更加理想的對(duì)比度和視覺(jué)效果，整體增強(qiáng)效果較現(xiàn)有的增強(qiáng)算法有大幅度提升。全過(guò)程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與自能化，無(wú)需人工干預(yù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種低照度圖像增強(qiáng)的方法。

背景技術(shù)

隨著數(shù)字圖像和多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，各種類型的光學(xué)成像系統(tǒng)也越來(lái)越多，人們對(duì)成像系統(tǒng)的畫(huà)面質(zhì)量要求也越來(lái)越高，如各類監(jiān)控系統(tǒng)，目標(biāo)識(shí)別及目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，由于其場(chǎng)景不可控的特殊性，畫(huà)面質(zhì)量往往很難達(dá)到要求，尤其是在霧天、陰雨天、夜晚等光照條件比較弱的條件下所拍攝的影像，整體圖像質(zhì)量很差，對(duì)比度很低，圖像細(xì)節(jié)嚴(yán)重丟失，可視性很難令人滿意，給很多工作帶來(lái)布標(biāo)，從很大程度上限制了此類系統(tǒng)的應(yīng)用。特別是在夜間，犯罪率升高，然而，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)很難看清犯罪現(xiàn)場(chǎng)，增加了警方破案的難度。因此低照度圖像的增強(qiáng)是十分有意義的。

常見(jiàn)的圖像增強(qiáng)算法主要分三大類：空域法、變換域法和融合法。空域法主要包括亮度變換法、直方圖法和Retinex增強(qiáng)法等。現(xiàn)有的圖像增強(qiáng)算法很難達(dá)到令人滿意的效果，以直方圖均衡化為例，雖然能夠增強(qiáng)結(jié)果圖對(duì)比度，同時(shí)亮度分布較為均勻，但是很容易產(chǎn)生過(guò)增強(qiáng)的現(xiàn)象，產(chǎn)生嚴(yán)重的色偏和細(xì)節(jié)丟失。因此，找到能夠更加符合人眼視覺(jué)效果的圖像增強(qiáng)算法至關(guān)重要。本發(fā)明提出一種基于超像素分割算法和暗通道原理的圖像增強(qiáng)方法，先將圖像反轉(zhuǎn)形成偽霧圖，再利用超像素分割得到的圖像內(nèi)容相關(guān)的同源塊，更準(zhǔn)確地估計(jì)大氣傳輸模型中的透過(guò)率，從而使增強(qiáng)效果圖更加符合人眼的視覺(jué)特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種自適應(yīng)的，易于實(shí)現(xiàn)，魯棒性強(qiáng)，更符合人眼視覺(jué)特性的低照度圖像增強(qiáng)方法，從而解決現(xiàn)有圖像增強(qiáng)方法中存在的過(guò)增強(qiáng)或增強(qiáng)偏色的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種低照度圖像增強(qiáng)的方法，該方法包括以下步驟：

(1)對(duì)低照度圖像L進(jìn)行基于熵率的超像素分割，得到若干超像素同源區(qū)域；

(2)將低照度圖像L進(jìn)行反轉(zhuǎn)，得到反轉(zhuǎn)圖I；反轉(zhuǎn)圖I中像素x處顏色通道c的亮度信息I^c(x)為：

I^c(x)＝255-L^c(x) (1)

其中，c代表圖像R、G、B三個(gè)通道中的任意一通道，L^c(x)代表像素x處某一顏色通道的亮度信息；

(3)利用步驟1得到的超像素同源區(qū)域代替暗通道先驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械木匦螀^(qū)域，從而求取傳輸透過(guò)率圖t；

t(x)為傳輸透過(guò)率圖中像素x的透過(guò)率，Ω(x)是像素x所在的超像素同源區(qū)域；A^c是顏色通道c的大氣天光值；

(4)根據(jù)上述大氣散射物理模型所得到的透過(guò)率圖t，恢復(fù)出反轉(zhuǎn)圖I的復(fù)原圖J；其中復(fù)原圖J中像素x的亮度信息J(x)為：

A是大氣天光值；

(5)對(duì)獲得的復(fù)原圖J按照步驟2的方法再次進(jìn)行反轉(zhuǎn)，得到最終的增強(qiáng)圖。

本發(fā)明的有益效果在于：將圖像反轉(zhuǎn)形成偽霧圖，通過(guò)超像素分割將圖像分為若干同源區(qū)域，在利用暗原色通道估計(jì)透過(guò)率圖時(shí)根據(jù)圖像內(nèi)容而達(dá)到自適應(yīng)的效果，避免了由于傳統(tǒng)矩形區(qū)域塊分割引入的圖像邊緣信息的影響。進(jìn)一步地結(jié)合暗原色通道去霧的原理得到復(fù)原圖，再將復(fù)原圖反轉(zhuǎn)得到最終的增強(qiáng)效果圖。