[發明專利]一種新型的非均勻光照圖像對比度和細節增強方法

在審

• 申請號: 202011129779.9
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112308793A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 莊立運;季仁東;居勇峰;王曉暉;顧相平
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院;漢門電子（江蘇）有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種新型的非均勻光照圖像對比度和細節增強方法，首先，將預先獲取的圖像從RGB空間轉至HSV空間，得到圖像的亮度分量V，并將亮度分量V分解為基本層V_b和細節層V_d；其次，基于歸一化gamma變換的CLAHE方法處理基本層V_b，實現圖像的對比度增強；最后，采用多尺度細節增強方法，實現圖像細節層V_d增強。本發明可擴展圖像的動態范圍并提高非光照圖像亮度分量的對比度，且更大程度地呈現圖像的紋理細節。

技術領域

本發明涉及一種圖像增強方法，具體為一種新型的非均勻光照圖像對比度和細節增強方法。

背景技術

在諸多計算機視覺領域，如圖像檢索、圖像分割、目標檢測與跟蹤等，都需要細節清晰、亮度適當的輸入圖像。然而，在某些場景下，包括弱光照和曝光不足，采集到的圖像質量較差。圖像的低亮度和細節模糊均會影響計算機視覺任務處理的效果。因此，低照度圖像增強仍然是計算機技術領域的研究熱點。近年來，相關研究者們仍致力于弱光照圖像增強技術。為了提高弱光照圖像的主觀和客觀質量，學者們提出了諸多圖像增強方法。

一般來說，針對非均勻光照圖像的增強技術大致可分為兩類：基于直方圖的增強方法和基于Retinex理論的增強算法。直方圖均衡化方法(HE)是一種應用廣泛、簡單易行的技術。但是，HE方法處理的結果并不理想，因為該方法可能會導致圖像偽影和強度飽和效應。因此，學者們提出基于直方圖的若干增強方法，并可以在一定程度上改善輸出圖像質量。然而，學者們所提的基于直方圖算法也存在一些不足，其中包括圖像結構信息丟失、不能較好地保持平均亮度以及存在欠增強或過增強現象。Retinex理論解釋了人類視覺系統如何調節人類眼睛所感知的物體的顏色和亮度。該理論假設觀測圖像可以分解為反射分量和照明分量。研究人員提出了幾種基于Retinex理論的圖像增強算法模型。基于Retinex理論的算法的關鍵是對光照分量的準確估計，該類算法取得了一定的效果。但仍存在一些問題，如圖像邊緣銳化不夠，圖像部分細節信息丟失和圖像顏色偏離原圖等。

發明內容

發明目的：本發明提出一種新型的非均勻光照圖像對比度和細節增強方法，可擴展圖像的動態范圍并提高非光照圖像亮度分量的對比度，且更大程度地呈現圖像的紋理細節。

技術方案：本發明所述的一種新型的非均勻光照圖像對比度和細節增強方法，具體包括以下步驟：

(1)將預先獲取的圖像從RGB空間轉至HSV空間，得到圖像的亮度分量V，并將亮度分量V分解為基本層V_b和細節層V_d；

(2)基于歸一化gamma變換的CLAHE方法處理基本層V_b，實現圖像的對比度增強；

(3)采用多尺度細節增強方法，實現圖像細節層V_d增強。

進一步地，所述步驟(1)的實現過程如下：

將3×3低通濾波器應用于圖像亮度分量V，得到基本層V_b；將亮度分量(V)減去基本層V_b，即得到細節層V_d：

V_d＝V-V_b。 (2)

進一步地，所述步驟(2)實現過程如下：

gamma變換函數可定義為：