[發(fā)明專利]一種基于簡化大氣散射模型的弱光照圖像增強方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910023346.6
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109801238B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 顧振飛;袁小燕;尹玉軍;張帥華;陳凡;劉凡
• 申請（專利權）人: 南京信息職業(yè)技術學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/10;G06V10/762
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 奚銘

1.一種基于簡化大氣散射模型的弱光照圖像增強方法，其特征是對于待增強的弱光照圖像，首先根據像素的亮度相似性將待增強圖像分割成一系列子圖像，然后基于簡化大氣散射模型對各子圖像進行建模，再利用基于場景的透射率估計方法獨立估計出各子圖像的透射率，最后，利用全變分平滑算子對所估計出的透射率圖進行優(yōu)化，并最終得到增強后的圖像；

其中，簡化大氣散射模型如下：

Iⁱ(x，y)＝Rⁱ(x，y)·t(i)，i∈{1，…，k}????(4)

式中，Rⁱ(x，y)是子圖像Iⁱ(x，y)所對應的清晰子圖像，t(i)是該子圖像的透射率，k為子圖像數，具體步驟如下：

1)獲取待增強彩色弱光照圖像I，

2)獲取圖像I的亮度分量圖，利用弱光照圖像中各像素點I(x，y)的RGB色彩分量，依據公式(1)計算各像素點的亮度分量I_b(x，y)，從而獲取弱光照圖像I所對應的亮度分量圖I_b：

式中，I_r(x，y)，I_g(x，y)和I_b(x，y)分別是弱光照圖像中各像素點I(x，y)的紅色、綠色和藍色色彩分量；

3)弱光照圖像場景分割，使用聚類算法對圖像場景進行聚類，聚類完成后，輸入的弱光照圖像被分割為k個子場景，各子場景被視為亮度均勻的子圖像Iⁱ(x，y)；

4)圖像建模，依據簡化大氣散射模型，即公式(4)對各子圖像Iⁱ(x，y)建模，則

5)透射率估計，Rⁱ(x，y)是清晰子圖像，則其純白像素和純黑像素之和與像素總量的比例為0.01％，據此構建子圖像的透射率t(i)的估計函數如下：

式中，ψ(·)是純像素比例統(tǒng)計函數，具體為：

6)透射率優(yōu)化，利用公式(6)和公式(7)在各子場景內進行獨立的子場景透射率估計，獲得全圖透射率t，此基礎上，利用公式(8)對全圖透射率進行優(yōu)化操作：

式中，是優(yōu)化后的全圖透射率，是的梯度分量圖，是輸入弱光照圖像I所對應的灰度圖的梯度分量圖，α、β是調節(jié)因子，用于調節(jié)在平滑效果和保邊效果之間的均衡；

7)將優(yōu)化后的全圖透射率代入公式(9)，即獲得增強后的弱光照圖像I′(x，y)：

2.根據權利要求1所述的一種基于簡化大氣散射模型的弱光照圖像增強方法，其特征是步驟3)中采用k-means聚類算法對圖像場景進行聚類分割，依據像素亮度分量的相似性，將輸入的弱光照圖像分割成k個子場景：

式中，i∈{1，…，k}是子場景Ω(i)的索引；φ_i是子場景Ω(i)的聚類中心，上述過程將迭代執(zhí)行直至迭代中止條件滿足，即公式(3)：

式中，j是迭代次數，res是圖像分辨率。

3.根據權利要求1所述的一種基于簡化大氣散射模型的弱光照圖像增強方法，其特征是步驟6)中α、β值為1。