[發(fā)明專利]一種基于YCrCb的低對比度圖像增強(qiáng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711419443.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108122213B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張弘;李巖;楊一帆
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 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(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發(fā)明涉及一種基于YCrCb的低對比度圖像增強(qiáng)方法，包括以下步驟：(1)對獲取的原始圖像利用梯形低通濾波器進(jìn)行圖像去噪。(2)將去噪后圖像進(jìn)行RGB顏色空間和YCrCb顏色空間的轉(zhuǎn)換，得到圖像亮度分量。(3)采用傳統(tǒng)空間域線性變換方法對亮度分量圖像進(jìn)行分段線性變換。(4)將變換后圖像進(jìn)行Gamma校正。(5)利用單尺度Retinex算法對校正后圖像進(jìn)行高斯濾波，估計出照度分量和反射分量圖像。(6)針對反射分量圖像，利用高斯銳化算法進(jìn)行圖像銳化。(7)將銳化圖像進(jìn)行YCrCb顏色空間和RGB顏色空間的轉(zhuǎn)換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于YCrCb的低對比度圖像增強(qiáng)方法，YCrCb是一種彩色圖像傳輸?shù)木幋a方式，Y表示亮度，Cr和Cb表示色度，適用于在霧天或大氣能見度較低情況下時，為交通運(yùn)輸監(jiān)控、飛行器目標(biāo)瞄準(zhǔn)等系統(tǒng)提供清晰、對比度高的實時圖像。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，而為了滿足人類對于不同場景下圖像的特定需求，需要針對獲取的原始圖像進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理，在眾多的圖像處理算法中，圖像增強(qiáng)一直是研究的熱點。通常而言，由于不同場景條件下的動態(tài)范圍、光照強(qiáng)度的不同，以及圖像獲取設(shè)備的差異，會導(dǎo)致拍攝的圖像出現(xiàn)模糊、辨識率低的情況。因此針對這種情況，需要對圖像進(jìn)行增強(qiáng)來突出圖像內(nèi)的細(xì)節(jié)與感興趣區(qū)域，使得人眼獲取更好的視覺效果。

目前，傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)算法主要分為空間域和頻率域兩種算法，常用的空間域算法有線性變換、直方圖修正、圖像空域平滑與銳化等，頻率域算法有低通濾波、高通濾波和同態(tài)濾波等。空間域圖像增強(qiáng)是以圖像中的像素為直接操作對象，通過改變圖像的動態(tài)范圍、突出圖像內(nèi)部細(xì)節(jié)進(jìn)行增強(qiáng)，但空間域增強(qiáng)算法在處理過程中不易控制，且增強(qiáng)效果較低，對于低對比度的圖像無法有效改善視覺效果。頻率域增強(qiáng)算法是對圖像的頻率域進(jìn)行操作，常見的低通濾波算法主要用于平滑圖像、高通濾波算法用于突出細(xì)節(jié)邊緣，同態(tài)濾波算法用于解決光照不均的問題，，但頻率域增強(qiáng)算法也存在著圖像處理后較模糊，細(xì)節(jié)邊緣保持性差的特點，仍無法解決低對比度的圖像增強(qiáng)問題。

考慮到傳統(tǒng)圖像增強(qiáng)算法的局限性，近年來，基于人類視覺系統(tǒng)的圖像增強(qiáng)算法成為研究熱點，Retinex算法就是其中之一。Retinex是由retina(視網(wǎng)膜)和cortex(大腦皮層)組成的合成詞，Retinex理論的基礎(chǔ)是人類視覺系統(tǒng)的色彩恒常性。Retinex理論的基本思想是將原始圖像分解為照射圖像和反射圖像，通過降低照射圖像對反射圖像的影響達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。相對傳統(tǒng)圖像增強(qiáng)算法，Retinex算法具有提升圖像對比度、改善圖像的色彩恒常性、以及壓縮圖像動態(tài)范圍的優(yōu)點。

目前為止，國內(nèi)針對圖像增強(qiáng)算法方面的專利主要是將輸入的原始圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到HSV或HSI顏色空間，然后直接針對轉(zhuǎn)換后空間內(nèi)的亮度分量進(jìn)行Retinex算法增強(qiáng)。但該類方法存在兩個方面的缺點：(1)將RGB顏色空間圖像轉(zhuǎn)換到HSV或HSI顏色空間圖像，雖然能夠提取圖像中的亮度分量，但不適合于硬件的實時操作，目前硬件方面針對顏色空間的轉(zhuǎn)換主要還是將RGB格式轉(zhuǎn)換為YCrCb格式；(2)顏色空間轉(zhuǎn)換后的亮度分量在一定程度上會有對比度下降的特點，故直接將亮度分量圖像進(jìn)行Retinex增強(qiáng)會造成一定程度的對比度丟失現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，針對不同場景條件下圖像模糊、對比度低的問題，提供一種基于YCrCb的低對比度圖像增強(qiáng)方法，提高圖像的清晰度與對比度，突出圖像細(xì)節(jié)邊緣，改善圖像視覺效果。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種基于YCrCb的低對比度圖像增強(qiáng)方法，實現(xiàn)步驟如下：

(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是進(jìn)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(jìn)行RGB顏色空間和YCrCb顏色空間的轉(zhuǎn)換，將R,G,B分量轉(zhuǎn)化為亮度和色度分量；