[發明專利]一種基于YCrCb的低對比度圖像增強方法

有效

• 申請號: 201711419443.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108122213B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 張弘;李巖;楊一帆
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)針對對比度低于60:1的場景下獲取的原始圖像，利用梯形低通濾波器進行圖像去噪處理，獲得噪聲去除后平滑的圖像；

(2)針對步驟(1)獲得的圖像，進行RGB顏色空間和YCrCb顏色空間的轉換，將R,G,B分量轉化為亮度和色度分量；

(3)利用空間域線性變換方法對步驟(2)亮度分量圖像進行分段線性變換，得到變換后的圖像；

(4)針對步驟(3)獲得的圖像，進行Gamma校正，獲得比分段線性變換后亮度增強的圖像；

(5)采用單尺度Retinex算法對步驟(4)獲得的增強的圖像進行高斯濾波，估計出照度分量，并在Log域中，將估計的照度分量進行去除，得到反射分量圖像；

(6)針對步驟(5)所獲得反射分量圖像，利用高斯銳化算法對其進行圖像銳化，得到銳化后的反射分量圖像；

(7)將步驟(6)中銳化后的反射分量圖像進行RGB顏色空間轉換并輸出圖像。

2.根據權利要求1所述的基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于：所述步驟(1)中，對圖像進行去噪處理的方法如下：對輸入對比度低于60:1的原始圖像，采用梯形低通濾波器進行圖像去噪，所述梯形低通濾波器的傳遞函數表達式如下：

其中，u表示頻域內頻率大小，v表示頻率的幅值大小，D(u,v)代表從頻率平面的原點到(u,v)點的距離，D₀代表所設置濾波器的截止頻率，D₁代表所設置的一個頻率閾值。

3.根據權利要求1所述的基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于：所述步驟(2)中，將輸入的原有RGB顏色空間圖像進行RGB和YCrCb的空間轉換，轉換函數如下：

Y＝0.257×R+0.504×G+0.098×B

Cb＝-0.148×R-0.291×G+0.439×B

Cr＝0.439×R-0.368×G-0.071×B

其中R，G，B分別為RGB空間原有像素值，Y，Cb，Cr分別為YCrCb空間像素值。

4.根據權利要求1所述的基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于：所述步驟(3)中，將顏色空間轉換后的亮度圖像進行分段線性變換，采用三段線性變換，如下：

其中，(a,b)為原圖像f(x,y)的范圍，(c,d)為變換后的擴展范圍，M_f和M_g為原始圖像變換前與變換后的最大像素范圍，g(x,y)表示輸出圖像。

5.根據權利要求1所述的基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于：所述步驟(4)中，將線性變換后的圖像進行Gamma校正，Gamma校正的數學表達式如下：

Y_out＝(Y_in/Y_max)^0.5×Y_max

其中，Y_out為Gamma校正后的亮度，Y_in為Gamma校正前的亮度，0.5為Gamma指數，Y_max為Gamma校正的最大亮度值，取值為255。

6.根據權利要求1所述的基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于：所述步驟(5)中，高斯濾波，估計出照度分量為：

其中，k是歸一化因子，c是高斯函數的尺度參數。

7.根據權利要求6所述的基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于：所述k取值為0.2，c取值為0.16。

8.根據權利要求1所述的基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于：所述步驟(6)中的高斯銳化算法采用的高斯卷積模板如下：

其中，H代表一個3×3大小的高斯卷積模板。

9.根據權利要求1所述的基于YCrCb的低對比度圖像增強方法，其特征在于：所述步驟(7)中，將正處理的YCrCb空間圖像進行YCrCb至RGB的空間轉換，YCrCb至RGB的空間轉換函數如下所示：

R＝1.164×Y+1.596×Cr

G＝1.164×Y-0.392×Cb-0.813×Cr

B＝1.164×Y+2.017×Cb

其中R，G，B分別為RGB空間像素值，Y，Cb，Cr分別為YCbCr空間像素值。