[發(fā)明專利]基于前景提取的逆光圖像增強(qiáng)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110069644.6
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112801896A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙明華;程丹妮;都雙麗;胡靜;王理;李鵬;石爭浩
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11;G06T7/194;G06T7/90;G06K9/62
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 徐瑤

1.基于前景提取的逆光圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、輸入逆光圖像，將圖中的逆光區(qū)域視為待增強(qiáng)的前景，標(biāo)記出圖像的已知前景部分和未知像素區(qū)域，獲取圖像對應(yīng)的trimap圖；

步驟2、根據(jù)原始圖像和步驟1得到的trimap圖，利用KNN摳圖算法計(jì)算其透明度掩膜值，獲得前景蒙版；

步驟3、根據(jù)步驟2得到的前景蒙版提取出圖像前景，利用對數(shù)變換對提取出的前景進(jìn)行增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的前景圖；

步驟4、將步驟3得到的增強(qiáng)后的前景圖與原始圖像進(jìn)行合成，逆光區(qū)域被增強(qiáng)后的前景替代，得到最終的增強(qiáng)圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前景提取的逆光圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟1中，逆光圖像可視為由前景層和背景層構(gòu)成，因此可用線性組合下的圖像合成方程進(jìn)行表示：

I＝αF+(1-α)B (1)

其中，I是給定像素的顏色，F(xiàn)是未知的前景色，B為未知背景色，α為未知的透明度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前景提取的逆光圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟1中通過人機(jī)交互方式獲取圖像對應(yīng)的trimap圖，劃分出所有的低照度區(qū)域作為前景，其中白色區(qū)域表示確定的前景部分，像素透明度均為1，灰色區(qū)域表示未知像素，像素透明度待求解，黑色區(qū)域表示確定的背景部分，像素透明度均為0。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前景提取的逆光圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟2具體為：

步驟2.1、計(jì)算特征向量

X(i)＝(cos(h)，sin(h)，s，v，x，y) (6)

其中h、s和v為像素i在HSV顏色空間下的坐標(biāo)值，x和y是像素i的空間坐標(biāo)；

步驟2.2、根據(jù)步驟2.1得到的特征向量計(jì)算內(nèi)核函數(shù)

其中，||·||表示1范數(shù)，即兩向量差的絕對值之和，C為權(quán)值調(diào)節(jié)系數(shù)，取值為特征向量X(i)的維數(shù)，為保證k(i，j)∈[0，1]；

步驟2.3、根據(jù)步驟2.2得到的內(nèi)核函數(shù)，親和力矩陣A＝[k(I，j)]_N×N，對角矩陣再計(jì)算得拉普拉斯矩陣L＝D-A；

當(dāng)用戶輸入trimap圖，根據(jù)

得到提取n≥2層的閉合形式，其中M＝diag(m)，m為輸入圖像中所有被標(biāo)記區(qū)域像素的二進(jìn)制向量，λ為用戶對標(biāo)記的約束系數(shù)，取值1000；

步驟2.4、根據(jù)

得到優(yōu)化函數(shù)的閉合形式；其中，v是給定層被標(biāo)記像素的二進(jìn)制向量，g(x)可通過

表示，其中λ|v|為常數(shù)，g(α)關(guān)于α求微分并使其結(jié)果為0，如下式

因此，最終α＝H^-1c＝L+λM^-1(λv) (12)，即獲得前景蒙版。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前景提取的逆光圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟3中，對數(shù)變換表達(dá)式為：

s＝c·log_v+1(1+v·r) (13)

其中，c為尺度比例常數(shù)，v+1為底數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于前景提取的逆光圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，所述底數(shù)v取值為1，10，30，100，200,可根據(jù)亮度差異進(jìn)行選擇。