專利名稱：一種低照度圖像增強(qiáng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理，尤其是涉及一種低照度圖像增強(qiáng)方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的很多戶外用戶，如城市交通、視頻監(jiān)管、圖像識(shí)別等，都要求圖像特征的檢測具備魯棒性。然而，在霧天、陰雨天、夜間及光照較弱等低照度條件下所采集的圖像對比度很低，可視性很差，給提取圖像信息造成了一定的障礙。因此，增強(qiáng)低照條件下圖像的對比度，將會(huì)給社會(huì)帶來方便性和安全性方面的有效提升。在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，目前主要是采用空域彩色圖像增強(qiáng)方法、基于Retinex的彩色圖像增強(qiáng)方法、仿生彩色圖像增強(qiáng)方法、反轉(zhuǎn)去霧低照度彩色圖像增強(qiáng)方法來處理低照
度圖像?？沼虿噬珗D像增強(qiáng)方法通過將一已知灰度值概率密度分布的圖像經(jīng)過某種變換變成一幅具有均勻灰度概率密度分布的圖像，但是這種方法需要將彩色圖像變換為灰度圖像后才可進(jìn)行處理，丟失了一部分原彩色圖像的信息；基于Retinex的彩色圖像增強(qiáng)方法可以有效地保持景物的邊緣信息，然而該方法有計(jì)算量大、顏色失真、對比度較低、有光暈現(xiàn)象等缺陷；仿生彩色圖像增強(qiáng)方法從模擬人眼視覺系統(tǒng)機(jī)制出發(fā)，可以有效地提高圖像的對比度，但是仍存在計(jì)算量大和顏色失真的問題；反轉(zhuǎn)去霧低照度彩色圖像增強(qiáng)方法通過將低照度彩色圖像反轉(zhuǎn)，然后對反轉(zhuǎn)后的彩色圖像應(yīng)用去霧的方法進(jìn)行去霧，最后將去霧后的反轉(zhuǎn)圖像再反轉(zhuǎn)回來，但是該方法沒有理論基礎(chǔ)，并且容易出現(xiàn)過增強(qiáng)和快效應(yīng)現(xiàn)象。中國專利201010034228. 4公開一種低照度圖像增強(qiáng)方法，該方法利用沃利斯濾波器對低照度圖像做灰度拉伸，會(huì)丟失一些原彩色圖像信息。該發(fā)明公開的方法基于大氣散射物理模型，利用亮通道先驗(yàn)和暗通道先驗(yàn)，對灰度和彩色低照度圖像均能取得較好的視覺效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供可改善霧天、陰雨天、夜間及光照較弱等低照度條件下所攝取圖像的視覺效果的一種低照度圖像增強(qiáng)方法。本發(fā)明包括以下步驟I)利用亮通道先驗(yàn)和暗通道先驗(yàn)分別求取低照度圖像的亮通道圖像和暗通道圖2)通過所述亮通道圖像求取自適應(yīng)大氣光照圖；3)通過所述暗通道圖像和自適應(yīng)大氣光照圖求取自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖；4)根據(jù)大氣散射物理模型中的低照度圖像、自適應(yīng)大氣光照圖和自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖復(fù)原場景圖像，復(fù)原后的場景圖像按以下表達(dá)式確定
權(quán)利要求
1.一種低照度圖像增強(qiáng)方法，其特征在于包括以下步驟 1)利用亮通道先驗(yàn)和暗通道先驗(yàn)分別求取低照度圖像的亮通道圖像和暗通道圖像； 2)通過所述亮通道圖像求取自適應(yīng)大氣光照圖； 3)通過所述暗通道圖像和自適應(yīng)大氣光照圖求取自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖； 4)根據(jù)大氣散射物理模型中的低照度圖像、自適應(yīng)大氣光照圖和自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖復(fù)原場景圖像， 復(fù)原后的場景圖像按以下表達(dá)式確定 J(x) =^^ + 1. 其中，X表示二維空間坐標(biāo)，J(X)為復(fù)原后的場景圖像，I(X)為低照度圖像，A(X)為自適應(yīng)大氣光照圖，t(x)為自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖，t0的取值為0.1。
2.如權(quán)利要求1所述一種低照度圖像增強(qiáng)方法，其特征在于在步驟I)中，所述利用亮通道先驗(yàn)和暗通道先驗(yàn)分別求取低照度圖像的亮通道圖像和暗通道圖像的具體方法為 Al、利用亮通道先驗(yàn)求取低照度圖像的亮通道圖像 當(dāng)?shù)驼斩葓D像為灰度圖像時(shí)，將此灰度低照度圖像作為GuidedFilter濾波器的引導(dǎo)圖像； 所述引導(dǎo)圖像按以下表達(dá)式確定 Iguide (X) = I (X)； 其中，Iguide(X)為引導(dǎo)圖像，I(X)為灰度低照度圖像； 再對所得到的引導(dǎo)圖像進(jìn)行最大值濾波，得到粗提取的亮通道圖像； 所述粗提取的亮通道圖像按以下表達(dá)式確定Iltg(X)^ max(IgMde(X))； 其中，Ilig(X)為粗提取的亮通道圖像，X為二維空間坐標(biāo)，Q (X)為以坐標(biāo)X為中心的正方形鄰域； 當(dāng)?shù)驼斩葓D像為彩色圖像時(shí)，先計(jì)算此彩色低照度圖像每個(gè)像素點(diǎn)處的R、G、B3個(gè)顏色通道的最大值，作為GuidedFilter濾波器的引導(dǎo)圖像； 所述引導(dǎo)圖像按以下表達(dá)式確定 Tgtlkle(X)= max {Ic (x))； 其中，Iguid6(X)為引導(dǎo)圖像，C為顏色通道，C e {R, G, B}分別為R、G、B顏色通道，rs彩色低照度圖像的顏色通道； 再對所得到的引導(dǎo)圖像進(jìn)行最大值濾波，得到粗提取的亮通道圖像； 所述粗提取的亮通道圖像按以下表達(dá)式確定 r'!':(x)=max(Is"ide(x))； 其中，Ilig(X)為粗提取的亮通道圖像，X為二維空間坐標(biāo)，Q (X)為以坐標(biāo)X為中心的正方形鄰域； 利用引導(dǎo)圖像，通過GuidedFilter濾波器對粗提取的亮通道圖像進(jìn)行邊緣保持平滑濾波，最后得到細(xì)化后的亮通道圖像Ilight(X);A2、利用暗通道先驗(yàn)求取低照度圖像的暗通道圖像 當(dāng)?shù)驼斩葓D像為灰度圖像時(shí)，將此灰度低照度圖像作為GuidedFilter濾波器的引導(dǎo)圖像； 所述引導(dǎo)圖像按以下表達(dá)式確定 其中，Iguide(X)為引導(dǎo)圖像，I(X)為灰度低照度圖像； 再對所得到的引導(dǎo)圖像進(jìn)行最小值濾波，得到粗提取的暗通道圖像； 所述粗提取的暗通道圖像按以下表達(dá)式確定
3.如權(quán)利要求1所述一種低照度圖像增強(qiáng)方法，其特征在于在步驟2)中，所述通過所述亮通道圖像求取自適應(yīng)大氣光照圖的具體方法為 利用所述亮通道圖像，求取自適應(yīng)大氣光照圖； 所述自適應(yīng)大氣光照圖按以下表達(dá)式確定Ilight (x) =A(X)t(X)+A(X) (1-t (x))即A(x) = Ilight (x)； 其中，A(x)為自適應(yīng)大氣光照圖，t(x)為自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖。
4.如權(quán)利要求1所述一種低照度圖像增強(qiáng)方法，其特征在于在步驟3)中，所述通過所述暗通道圖像和自適應(yīng)大氣光照圖求取自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖的具體方法為 利用所述暗通道圖像和自適應(yīng)大氣光照圖，求取自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖； 所述自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖按以下表達(dá)式確定
5.如權(quán)利要求1所述一種低照度圖像增強(qiáng)方法，其特征在于在步驟4)中，所述根據(jù)大氣散射物理模型中的低照度圖像、自適應(yīng)大氣光照圖和自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖復(fù)原場景圖像的具體方法為利用低照度圖像、自適應(yīng)大氣光照圖和自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖，通過大氣散射物理模型復(fù)原場景圖像； 所述復(fù)原后的場景圖像按以下表達(dá)式確定
全文摘要
一種低照度圖像增強(qiáng)方法，涉及圖像處理。提供可改善霧天、陰雨天、夜間及光照較弱等低照度條件下所攝取圖像的視覺效果的一種低照度圖像增強(qiáng)方法。1)利用亮通道先驗(yàn)和暗通道先驗(yàn)分別求取低照度圖像的亮通道圖像和暗通道圖像；2)通過所述亮通道圖像求取自適應(yīng)大氣光照圖；3)通過所述暗通道圖像和自適應(yīng)大氣光照圖求取自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖；4)根據(jù)大氣散射物理模型中的低照度圖像、自適應(yīng)大氣光照圖和自適應(yīng)傳輸函數(shù)圖復(fù)原場景圖像。建立在大氣散射物理模型的基礎(chǔ)上，能夠自適應(yīng)的處理夜間或光照較弱的環(huán)境下所攝取的各種圖像，增強(qiáng)后的圖像具有理想的對比度和視覺效果，整體增強(qiáng)效果優(yōu)于傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)方法。
文檔編號(hào)G06T5/00GK103020920SQ20131000842
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者丁興號(hào), 于一淼, 郭偉, 戴光智 申請人:廈門大學(xué)