[發(fā)明專利]一種基于改進Retinex算法的霧天圖像增強方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910400520.4
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN111915500A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 宮寧生;蔣貴祥;張紹旺
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于改進Retinex算法的霧天圖像增強方法，通過在HSI圖像域下采用獨特的雙邊濾波算法提取照射圖像，并結(jié)合拉普拉斯算法對圖像進行增強來實現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)點是：相比傳統(tǒng)的雙邊濾波算法本發(fā)明對像素操作不再局限于局域內(nèi)，由于一幅圖像中相似的兩個像素點不一定在同一個鄰域內(nèi)，所以通過非局部算法使其在一個相對更大的區(qū)域內(nèi)尋找相似的像素；針對傳統(tǒng)方法在細節(jié)對比度、色彩的保真性等方面的不足做出了改善，在提高清晰度的同時最大化保證了圖像色彩的真實，對霧天干擾下的模糊圖像增強達到了良好的效果，本發(fā)明在智能交通、環(huán)境監(jiān)控等方面都有較好的應用前景。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領域和圖像去霧領域，具體涉及一種基于非局部雙邊濾波和Retinex算法的霧天圖像增強方法。

背景技術(shù)

隨著智能化的普及，許多領域?qū)σ曨l或圖像質(zhì)量的要求日益提高，在智能交通、智能家居、環(huán)境保護等方面都離不開一幅高質(zhì)量的清晰圖像。但是由于天氣干擾使得許多時候監(jiān)控攝像頭拍攝到的圖像都模糊不清，尤其是在霧氣較重的天氣下拍攝到的圖像對比度低，很難辨認圖像中的細節(jié)，為進一步的處理和研究造成了困難。近年來利用圖像增強技術(shù)對圖像進行處理成為主流方法，主要包括灰度變換、直方圖修正、Retinex算法、頻域濾波。這些方法通過在空間域或頻域中突出圖像邊界及增加對比度達到圖像增強的目的。

目前，在許多學者的努力下圖像去霧算法的研究已經(jīng)有了諸多成果。如方法一根據(jù)霧天成像機理對圖像建立模型，再根據(jù)多尺度Retinex算法(MSR算法)對建模后的圖像進行處理，去除霧化效果，實現(xiàn)彩色退化圖像的復原；方法二通過特定濾光器找到圖像中的霧度，估計霧度投射圖的低值點用以獲得高質(zhì)量的去霧圖像，利用編碼器和解碼器訓練模型實現(xiàn)圖像的去霧。這些算法對圖像去霧增強都有一定的效果，但是也存在著色彩失真、噪聲過多、細節(jié)損失嚴重等缺點和不足。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于非局部雙邊濾波和Retinex算法的霧天圖像增強方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于改進Retinex算法的霧天圖像增強方法，通過在HSI圖像域下采用獨特的雙邊濾波算法提取照射圖像，并結(jié)合拉普拉斯算法對圖像進行增強來實現(xiàn)。

進一步的，具體步驟如下：

a、將原始圖像由RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到HSI色彩空間；

b、對I分量采用基于非局部雙邊濾波的Retinex算法提取照射分量；

c、將I通道圖像在對數(shù)域減去照射分量得到反射分量；

d、對反射分量進行對比度拉伸，優(yōu)化圖像對比度；

e、將處理后的圖像由HSI色彩空間轉(zhuǎn)換到RGB色彩空間得到增強圖像；

f、對原始圖像進行拉普拉斯濾波變換；

g、將增強后的圖像減去拉普拉斯變換后的圖像即得到目的圖像。

進一步的，所述步驟a中對原始圖像進行HSI色彩變換，通過依據(jù)RGB圖像和HSI圖像轉(zhuǎn)換公式，可以得到圖像在HSI色彩空間H、S、I的值，HSI是一種反應視覺系統(tǒng)感知色彩方式的彩色模型，H定義顏色的波長，稱為色調(diào)；S表示顏色的深淺程度，稱為飽和度；I表示強度或亮度，對應圖像的明亮程度：

其中

其中R、G、B分別代表紅、綠、藍三種顏色通道的值，RGB顏色空間中每一個像素點由這三種值疊加，θ代表角度，用于計算H的值。