[發(fā)明專利]一種基于Retinex的暗視覺環(huán)境下圖像增強(qiáng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010042914.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111292257B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志強(qiáng);向麗娟;趙穎;張琴;祝政;錢鷹;崔一輝;吳勇;趙春澤;葉順安
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/13
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王海軍

本發(fā)明屬于圖像增強(qiáng)與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，具體涉及一種基于Retinex的暗視覺環(huán)境下圖像增強(qiáng)方法，該方法包括：獲取圖像數(shù)據(jù)，并將圖像數(shù)據(jù)分為全局光照圖和局部光照圖；對兩種圖像的對應(yīng)像素點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)平均，得到初步估計(jì)光照圖，采用改進(jìn)的加權(quán)引導(dǎo)濾波對初步估計(jì)光照圖進(jìn)行保邊平滑濾波，對濾波后的光照圖進(jìn)行改進(jìn)的自適應(yīng)Gamma校正得到校正后的估計(jì)光照圖；采用Retinex算法利用原始圖像和校正后的估計(jì)光照圖計(jì)算R通道、G通道、B通道的反射圖，將三個(gè)通道的反射圖合成，獲得增強(qiáng)的圖像；本發(fā)明將暗視覺環(huán)境下圖像增強(qiáng)的同時(shí)還能保留亮區(qū)細(xì)節(jié)和減少光暈效應(yīng)，避免圖像過度增強(qiáng)，便于對暗視覺環(huán)境下圖像做識別和檢測等處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像增強(qiáng)與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，具體涉及一種基于Retinex的暗視覺環(huán)境下圖像增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

圖像增強(qiáng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事偵察、人臉識別、醫(yī)學(xué)診斷等各種圖像處理中。然而，暗視覺環(huán)境的圖像增強(qiáng)方面還存在問題，無法達(dá)到良好的圖像增強(qiáng)效果。從人眼視覺的角度上，當(dāng)處在很暗的環(huán)境下，光亮度小于千分之幾坎德拉/平方米時(shí)，錐狀細(xì)胞失去活性，桿狀細(xì)胞起感光功能，這時(shí)的視覺叫做暗視覺。暗視覺環(huán)境下，由于夜晚環(huán)境下光照不足，人類視覺不能分辨出圖像的結(jié)構(gòu)來，但是圖像的結(jié)構(gòu)是物理存在的。暗視覺環(huán)境下圖像的灰度范圍較窄，灰度級不明顯，相鄰像素的空間相關(guān)性較高，使得圖像中的細(xì)節(jié)、背景和噪聲都包含在窄小的灰度范圍。因此，暗視覺環(huán)境下圖像的細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)信息恢復(fù)是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

暗視覺環(huán)境下的圖像由于能見度低，不利于人的觀察和計(jì)算機(jī)視覺算法的實(shí)現(xiàn)。盡管許多圖像增強(qiáng)技術(shù)已經(jīng)被提出來解決這個(gè)問題，現(xiàn)有的方法不可避免地會存在多度增強(qiáng)和光暈的現(xiàn)象。現(xiàn)有的圖像增強(qiáng)算法有直方圖類、Retinex類、去霧增強(qiáng)類等。直方圖均衡化類算法由于灰度融合，會丟失部分圖像細(xì)節(jié)。Retinex方法的關(guān)鍵是光照圖的估計(jì)，平衡對比度增強(qiáng)效果、噪聲抑制和計(jì)算效率，以達(dá)到最佳的視覺效果。Retinex方法雖然能夠獲得較好的視覺效果，但是存在過度增強(qiáng)和顏色轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。在去霧增強(qiáng)算法中，通過暗通道先驗(yàn)理論來求解圖像去霧模型，將低照度視頻倒置帶入到去霧模型中，獲得較好的圖像增強(qiáng)效果，但是該算法所依賴的基本模型缺乏物理解釋。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種基于Retinex的暗視覺環(huán)境下圖像增強(qiáng)方法，該方法包括：

S1：獲取暗視覺環(huán)境下的原始圖像；

S2：將獲取的原始圖像中RGB三通道最大值的圖像作為全局光照圖，將獲取的圖像轉(zhuǎn)為YCbCr色彩空間的Y通道圖像，作為局部光照圖；

S3：將全局光照圖和局部光照圖的對應(yīng)像素點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)平均，得到具有局部和全局特征的初步估計(jì)光照圖；

S4：采用改進(jìn)的加權(quán)引導(dǎo)濾波對初步估計(jì)光照圖進(jìn)行保邊平滑濾波，得到濾波后的光照圖；

S5：對濾波后的光照圖進(jìn)行改進(jìn)的自適應(yīng)Gamma校正得到校正后的估計(jì)光照圖；

S6：采用Retinex算法利用原始圖像和校正后的估計(jì)光照圖計(jì)算R通道、G通道、B通道的反射圖，將三個(gè)通道的反射圖合成，獲得增強(qiáng)的圖像。

優(yōu)選的，獲取的暗視覺環(huán)境下的原始圖像分為反射圖像和光照圖像，其表達(dá)式為：I＝R·L。

優(yōu)選的，全局光照圖和局部光照圖的計(jì)算表達(dá)式為：

優(yōu)選的，初步估計(jì)光照圖的表達(dá)式為：

優(yōu)選的，改進(jìn)的加權(quán)引導(dǎo)濾波包括：對原始加權(quán)引導(dǎo)波的權(quán)重進(jìn)行改進(jìn)，即使用均值和方差的乘積代替局部方差。

進(jìn)一步的，改進(jìn)后的權(quán)重公式為：

代價(jià)函數(shù)的表達(dá)式為：