[發(fā)明專利]一種基于模糊理論的低照度彩色圖像增強(qiáng)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811180902.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109447910A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬昊辰;冉駿;顏微
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南源信光電科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模糊理論的低照度彩色圖像增強(qiáng)方法，方法步驟為：首先將圖像色彩空間從顏色通道緊密相關(guān)的RGB轉(zhuǎn)換到HSV空間；再利用非線性函數(shù)提高低照度圖像的亮度；然后將圖像在空間域中用隸屬度函數(shù)變換到模糊域中，在模糊特征平面上再對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理以增加圖像的對(duì)比度，最后采用優(yōu)化的顏色恢復(fù)函數(shù)模型，以避免顏色失真，解決過(guò)增強(qiáng)的問(wèn)題。本發(fā)明算法能有效地提高低照度圖像的對(duì)比度，豐富圖像的細(xì)節(jié)信息，色彩效果更加自然。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種基于模糊理論的低照度彩色圖像增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

在夜晚或光線不足情況下拍攝的圖像存在著整體灰度低、灰度動(dòng)態(tài)范圍小等特點(diǎn)。人眼對(duì)低照度圖像分辨能力低，甚至對(duì)某些局部細(xì)節(jié)不能分辨。彩色圖像所包含的信息要比灰度圖像豐富得多，人眼能區(qū)別的灰度層次大約只有二十幾種，但能夠識(shí)別的色彩卻成千上萬(wàn)。因此，對(duì)低照度彩色圖像進(jìn)行增強(qiáng)，獲得適合于人眼觀察的彩色圖像，可以顯著提高圖像的質(zhì)量，能觀察到更多的細(xì)節(jié)。

常用的圖像增強(qiáng)算法為直方圖變換法和灰度變換法，直方圖變換法最常見(jiàn)的為直方圖均衡化，它是把給定圖像的直方圖分布改造成均勻分布，直方圖均衡化能自適應(yīng)地提高圖像灰度動(dòng)態(tài)范圍，常見(jiàn)是對(duì)比度拉伸，即通過(guò)灰度映射函數(shù)把原本狹窄的灰度范圍變寬，使得處理后的圖像對(duì)比度提高。而直方圖均衡化變化后圖像的灰度級(jí)減少，某些細(xì)節(jié)消失；二是在圖像欠曝光區(qū)域原來(lái)不可見(jiàn)的噪聲會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于：針對(duì)現(xiàn)有圖像處理方法不足，提出一種基于模糊理論的低照度彩色圖像增強(qiáng)方法，以提高圖像的對(duì)比度和局部細(xì)節(jié)的清晰度，獲得較好的視覺(jué)效果。

本發(fā)明的技術(shù)思路為，首先將圖像色彩空間從與顏色通道緊密相關(guān)的RGB轉(zhuǎn)換到HSV空間，以保持顏色的恒定性；然后利用非線性函數(shù)提高低照度圖像的亮度，將圖像在空間域中用隸屬度函數(shù)變換到模糊域中，在模糊特征平面上再對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理以增加圖像的對(duì)比度；最后采用一種優(yōu)化的顏色恢復(fù)函數(shù)模型，避免顏色失真，解決過(guò)增強(qiáng)的問(wèn)題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種基于模糊理論的低照度彩色圖像增強(qiáng)方法，包括如下步驟：

1)將低照度彩色圖像由RGB顏色空間轉(zhuǎn)換成HSV顏色空間；

2)保持色相H分量不變，對(duì)飽和度分量S進(jìn)行線性拉伸，對(duì)色調(diào)分量V進(jìn)行非線性變換；

3)將圖像由HSV顏色空間轉(zhuǎn)換回RGB空間；

4)運(yùn)用模糊理論的圖像增強(qiáng)算法進(jìn)行圖像的增強(qiáng)處理；

5)利用顏色恢復(fù)函數(shù)進(jìn)行圖像的顏色恢復(fù)，以得到增強(qiáng)后的彩色圖像。

進(jìn)一步的，作為本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選，上述步驟2)中的對(duì)色調(diào)分量V進(jìn)行非線性變換為對(duì)數(shù)變換，對(duì)數(shù)變換函數(shù)為：

g'＝lg(Vd+1)

其中，V代表HSV色彩空間的亮度分量，d是可調(diào)節(jié)參數(shù)，取值設(shè)置為10～100，g'是對(duì)數(shù)變化后的圖像。。

進(jìn)一步的，作為本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選，上述步驟4)包括以下步驟4.1)至4.3)：

4.1)對(duì)圖像進(jìn)行空間域映射到模糊域的變換；

4.2)模糊域圖像增強(qiáng)；

4.3)模糊圖像逆變換。

更進(jìn)一步的，作為本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟4.1)中對(duì)圖像進(jìn)行空間域映射到模糊域的變換的方法為：利用正弦隸屬度函數(shù)將步驟3)獲得的圖像進(jìn)行從空間域到模糊域的映射，得到模糊特征平面，所述正弦隸屬度函數(shù)定義如下：