[發(fā)明專(zhuān)利]一種自然圖像軟陰影消除方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710752140.8
• 申請(qǐng)日: 2017-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107507146B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖春霞;張玲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T5/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發(fā)明公開(kāi)了一種自然圖像軟陰影消除方法。本發(fā)明通過(guò)指定的陰影邊界線(xiàn)，將圖像分為陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域，利用基于圖像中點(diǎn)的相關(guān)點(diǎn)信息的平滑方法對(duì)圖像中的陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域分別進(jìn)行多尺度分解。分解完成后，利用局部亮度遷移的方法對(duì)基本層的陰影區(qū)域進(jìn)行亮度修復(fù)，再將圖像分解時(shí)過(guò)濾掉的細(xì)節(jié)信息融合到消除陰影的基本層中，得到輸入圖像的陰影消除結(jié)果。最后，利用基于紋理合成的圖像修復(fù)方法對(duì)陰影邊界處存在失真區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，以得到一個(gè)自然真實(shí)的陰影消除結(jié)果。本發(fā)明提出的陰影消除方法不但效果好，而且其中的平滑方法可用于多種應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自然圖像陰影消除方法。

背景技術(shù)

陰影是由于光線(xiàn)在沿直線(xiàn)傳播的過(guò)程中，遇到障礙物的阻擋而形成的。圖像在獲取時(shí)，難以避免地會(huì)存在一些陰影。通常陰影區(qū)域亮度較低，這種低亮度的特點(diǎn)會(huì)引起圖像質(zhì)量的下降，導(dǎo)致一些圖像信息丟失，影響圖像效果，并對(duì)一些諸如物體識(shí)別、圖像檢索、目標(biāo)追蹤等現(xiàn)代圖像處理任務(wù)產(chǎn)生影響，使得任務(wù)準(zhǔn)確率及效率降低。因此，對(duì)圖像陰影消除的研究是必要的。現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中光源是有一定大小的，所產(chǎn)生的陰影大部分是軟陰影。目前對(duì)圖像陰影消除的研究有很多，但這些方法大部分處理的是硬陰影或接近于硬陰影的陰影，并不能很好地處理軟陰影，這些方法處理軟陰影時(shí)效果一般。

圖像軟陰影消除指在保證圖像陰影區(qū)域原有色調(diào)及紋理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，恢復(fù)其在正常光照下的場(chǎng)景。造成圖像軟陰影消除比較困難的原因主要有兩個(gè)方面，首先軟陰影邊界附近的亮度是由亮到暗逐漸變化的，計(jì)算機(jī)難以確定一個(gè)明顯的邊界；其次軟陰影區(qū)域內(nèi)的亮度變化是不一致的，特別是靠近邊界處，這要求陰影消除算法對(duì)亮度不敏感。因此，軟陰影消除的最大挑戰(zhàn)是如何恢復(fù)亮度不一致陰影區(qū)域的光照信息，使得恢復(fù)后的陰影區(qū)域與周?chē)姆顷幱皡^(qū)域的亮度、顏色、紋理等是自然的融合在一起。目前，有提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的軟陰影消除方法，這種方法前期需要對(duì)一個(gè)樣本進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，如果訓(xùn)練的樣本集比較大，且陰影類(lèi)型比較完全，該方法對(duì)圖像軟陰影消除的效果會(huì)比較好。但是這個(gè)學(xué)習(xí)的時(shí)間比較長(zhǎng)，并且要獲得一個(gè)大的軟陰影及對(duì)應(yīng)的無(wú)陰影圖像的樣本集也是一件非常困難的任務(wù)。針對(duì)這樣的問(wèn)題，本算法提出了一個(gè)基于多尺度分解的軟陰影去除算法，該算法不需要準(zhǔn)確檢測(cè)出陰影區(qū)域，只需要給定一個(gè)大概的陰影邊界線(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于多尺度分解的圖像軟陰影消除方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為一種圖像軟陰影消除方法，，包含以下步驟：

一種自然圖像軟陰影消除方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟1，確定輸入圖像I的陰影邊界，具體是：用戶(hù)采用畫(huà)刷自行指定一個(gè)陰影邊界，以區(qū)分陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域；

步驟2，逐點(diǎn)對(duì)輸入圖像I上的點(diǎn)進(jìn)行平滑處理，具體包括：

步驟2.1，對(duì)于圖像I中的點(diǎn)i，查找其鄰域窗口內(nèi)的相關(guān)點(diǎn)j；

通過(guò)計(jì)算顏色、亮度和色調(diào)上的相關(guān)度來(lái)判斷點(diǎn)i與其領(lǐng)域內(nèi)的點(diǎn)j是否為相關(guān)點(diǎn)；

顏色相關(guān)度計(jì)算公式為：其中I_i為點(diǎn)i在RGB空間中對(duì)應(yīng)三通道的顏色值，σ_c為局部領(lǐng)域顏色方差；

亮度相關(guān)度計(jì)算公式為:其中L_i為點(diǎn)i的亮度值，本發(fā)明用圖像在Lab色彩空間中L通道的數(shù)據(jù)來(lái)表示，σ_l為局部領(lǐng)域亮度方差；

色調(diào)相關(guān)度為計(jì)算公式:這里H_i為點(diǎn)i的色調(diào)，本發(fā)明用HIS色彩空間的H通道的值來(lái)表示；HIS色彩空間的H通道為色調(diào)分量，其計(jì)算公式為：

其中R,G,B分別為圖像在RGB色彩空間對(duì)應(yīng)三通道的值；σ_h為局部領(lǐng)域色調(diào)方差；