[發明專利]基于偏振成像的自適應多尺度Retinex暗場景能見度提升方法

在審

• 申請號: 202010041827.2
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111539876A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 趙巨峰;郁嘉愷;崔光茫;楊順杰;吳超
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了基于偏振成像的自適應多尺度Retinex暗場景能見度提升方法，方法包括以下步驟：S1：搭建暗場景偏振成像系統，使用暗場景偏振成像系統采集偏振圖像；S2：進行先行去霧操作，得到去霧圖，并求得透射率矩陣；S3：對去霧圖使用多尺度Retinex算法進行暗場景增強，計算去霧圖在使用多尺度Retinex算法進行暗場景增強前后圖像的能見度；S4：對算法提升結果進行評估，若提升效果達到標準，則結束操作，并保存圖片，若提升效果未達標準，則調整步驟S3中Retinex算法的尺度，并返回步驟S3。本發明提供一種抗干擾能力強、增強效果好、具有自適應的基于偏振成像的自適應多尺度Retinex暗場景能見度提升方法。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其是涉及基于偏振成像的自適應多尺度Retinex暗場景能見度提升方法。

背景技術

目前計算機視覺技術是用攝像機和電腦組成的系統代替人的視覺生理系統的技術，它能對目標進行識別、跟蹤、測量等操作，并且能進一步對圖像進行處理，運用計算機處理技術，使處理后的圖像更加符合生物視覺系統的視覺成像效果，更加有利于滿足計算機視覺系統的需要。對于光強度較弱環境下拍攝的圖像，通過對其進行增強，可以得到遠優于人眼觀察的效果，實現視覺系統的擴展延伸。

Retinex圖像增強是一種高動態范圍圖像的新色調映射技術。而基礎理論是，物體的顏色是由物體對長波(紅色)、中波(綠色)、短波(藍色)光線的反射能力來決定的，而不是由反射光強度的絕對值來決定的，物體的色彩不受光照非均勻性的影響，具有一致性，即Retinex是以色感一致性(顏色恒常性)為基礎的。不同于傳統的線性、非線性的只能增強圖像某一類特征的方法，Retinex可以在動態范圍壓縮、邊緣增強和顏色恒常三個方面達到平衡，因此可以對各種不同類型的圖像進行自適應的增強。

在采集暗場景圖像過程中，不可避免的，一方面存在霧的干擾，使得圖像中物體的色彩失真以及邊緣輪廓模糊，從而影響增強效果；另外，單尺度Retinex算法中存在明亮區域增強效果不明顯、原始圖像存在噪聲對圖像細節增強的影響。而對于一些光滑的物體，即便是在暗場景環境下，也容易發生反光的現象，Retinex增強算法難以對高光部分進行增強。而多尺度Retinex算法的尺度選擇一般是固定的，對于不同暗場景原始圖像，其增強效果存在差異。

因此，本發明認為，一方面，在暗場景Retinex算法增強之前對圖像進行去霧，可以有效地提升增強效果；一方面，在圖像采集時使用偏振片，可以抑制高光對增強算法的影響。另一方面，使用自適應多尺度Retinex算法對圖像進行增強，兼有單尺度Retinex算法的高、中、低三個尺度的優點，改善單尺度Retinex算法中存在的明亮區域增強效果不明顯、原始圖像的噪聲對圖像細節增強及后續研究的影響的問題，同時實時更新尺度參數，達到最佳增強效果。本發明提出基于Retinex原理的暗場景對比度提升方法在保證圖像信息完整的前提下，進一步提升增強效果、降低增強結果的失真。

中國專利公開號CN107730470A，公開日2018年02月23日，發明創造的名稱為一種顯式表達多尺度和直方圖截斷的改進Retinex圖像增強方法，該申請案針對低能見度航空圖像，在數學的分析和推導基礎上，提出一種改進的多尺度(3)Retinex增強方法，除此之外，該申請案引入了一種直方圖截斷的技術，作為一種圖像后處理的手段，將多尺度Retinex的輸出映射到顯示的動態范圍內；該申請案沒有對處理的圖片進行能見度進行判斷，這就使得不能保證輸出能見度高的圖片，而且不能使用偏振片在采集圖片的時候進行過濾，造成處理的圖像的能見度不好。

發明內容

本發明是為了克服現有技術的Retinex算法對有霧環境以及高光部分增強效果差、多尺度Retinex算法中的尺度參數的最佳選擇是因圖而異的問題，提供一種抗干擾能力強、增強效果好、具有自適應的基于偏振成像的自適應多尺度Retinex暗場景能見度提升方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：