[發明專利]一種基于視網膜生理機制的多光源顏色恒常方法

在審

• 申請號: 201810360434.0
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108596986A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 高紹兵;肖楊;南穎;唐華錦;燕銳
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T7/90
• 分類號: G06T7/90;G06T5/00;G06K9/62
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種基于視網膜生物機制的多光源顏色恒常方法，針對現有的非均勻光源中針對多光源研究，存在具有較大的計算量和訓練樣本，不適用于實時處理的問題；本發明建立了只利用圖像高亮度區域的多光源顏色恒常算法模型，可以通過估計光源的位置和顏色從而消除光源中的顏色用于提升光源估計的準確性從而實現顏色恒常。

技術領域

本發明屬于計算機和認知科學領域，特別涉及一種彩色圖像的場景光源顏色估計技術。

背景技術

視覺系統作為人類重要的感知系統，而顏色信息又是視覺中直接和基礎的特征，但是顏色特征又具有很高的不穩定性，光照變化對其影響很大，顏色恒常就是針對消除或者減少光照對顏色的影響所提出的算法。

顏色恒常是一種心理物理學現象，最開始人類發現照相機拍攝的圖像中顏色和人類感知中的顏色有很大的差別，而這種變化又是由于光源變化導致的，為了模擬人類視覺系統這種可以去除色偏的能力，我們通過對已知的生物視覺的認知，提出了一種多光源顏色恒常算法來模擬神經元機制，它可以計算圖像中包含的未知光源并且通過計算對原始色偏圖像進行校正得到一幅新的白光之下的顯示圖像。顏色恒常已經有很多算法提出，其中最為經典的Buchbaum的“A spatial processor model for object colour perception,Journal of the Franklin Institute,vol.310,no.1,pp1–26,July 1980”也是針對均勻光源條件下的一些場景提出的。目前為止，非均勻光源中針對多光源研究也有很多，但是具有較大的計算量和訓練樣本，不適用于實時處理。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種基于視網膜生物機制的多光源顏色恒常方法，利用視覺生理學知識，處理多光源下的顏色恒常問題，可以很好的估計光源的位置和顏色，可對圖像進行實時處理。

本發明采用的技術方案為：一種基于視網膜生物機制的多光源顏色恒常方法，包括：

S1、通過平滑算法得到初步光源結果；

S2、采用k-均值算法對步驟S1得到的初步光源結果進行基于亮度的分類，得到亮區域與暗區域；

S3、將S2得到的亮區域用模板濾波器進行濾波,初步得到亮區域的光源；

S4、通過將不同層次的亮區域的光源擴展加權得到暗區域的光源；

S5、通過合成亮區域的光源與暗區域光源，得到整個圖像的光源圖；

S6、對暗區域的光源進行平滑處理以及對步驟S5得到的整個圖像的光源圖進行集中處理；

S7、消除光源顏色，實現顏色恒常。

進一步地，所述步驟S1的計算式為：

其中，I(x,y)表示初步的光源結果，f(x,y)表示原始圖像中的點，表示卷積運算，RF(x,y,σ,k)表示模擬ON型感受野神經元模型，x表示f(x,y)的橫坐標，y表示f(x,y)的縱坐標，σ表示中心感受野尺度的大小，k為控制卷積模板形狀的參數。

更進一步地，RF(x,y,σ,k)的表達式為：

其中，λ表示中心-外周感受野的比值。

進一步地，所述步驟S4計算式為：

其中，ID為暗區域的光源，t表示當前層次亮區域的光源的亮度級別，I_t表示當前層次亮區域的光源，p_t表示當前層次亮區域的光源的權值。

更進一步地，各層次亮區域的光源計算式為：