[发明专利]一种图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理，尤其涉及一种去除图像光照不均，获得光照均匀的图像的方法，属于图像处理技术领域。

背景技术

图像识别检测与识别系统通常对光照条件做出一定的限制，假设处理图像是在基本均匀的光照条件下获得的，它们仅允许小范围内的光照条件的变化，然而实际光照条件往往不均匀，偏光、侧光、高光导致的过亮、过暗、阴影都会使系统的检测率和识别率大幅下降。因此，图像去光照处理对于图像检测与识别系统较为重要。

目前，对于光照问题的研究思路主要分为两大类，基于变换的方法和基于光照样本合成的方法。

基于变换的方法是在空域或频域上进行线性或者非线性变换，以达到消除光照影响的目的。基于变换的思想是把图像的不同的光照图像看作基本信号，进行去光照处理，它是较早的一种对光照问题的处理方式，有其局限性，主要是对极端光照条件下(如高光、全黑等情况)的图像处理效果差。

基于光照样本合成的方法首先对图像进行光照条件估计，然后通过对标准光照环境的模拟，将其归一化为标准光照环境下的光照图像。基于样本合成的思想是对原始图像添加光照处理，通过对自然环境光照的模拟，将其转化为标准光照条件下，它是目前研究较多的光照处理方式，归纳一下可以分为四类：基于不变特征的方法、光照变化建模方法和基于SFS(Shape From Shaping)的方法。这些基于光照眼本合成的方法的主要缺陷是，严重依赖于训练样本，并且计算速度较慢。

基于算子的方法，它首先选择一些对于光照不敏感的算子，然后对原始图像提取算子，最后对于算子图像进行分析检测和识别算法。其中，比较常见的就是LBP、Gabor算子等。但是这种方法并不能称为去光照处理方法，因为这类方法的输出结果是算子图像而不是原始图像去光照后的图像。

发明内容

本发明的目的是解决现有的图像去光照问题的速度慢、效果差的问题，提出一种新的图像处理方法。

本发明方法基于如下原理：

一幅图像可以使用两维特征进行刻画，这两维特征就是图像的模式特征和图像的对比度特征。其中，对比度特征刻画了图像像素的灰度的大小差异，这种特征对光照变化很敏感。而模式特征则是刻画了图像像素的灰度的相对大小关系，这种特征对光照变化不敏感。本发明方法利用模式特征，即图像像素的相对灰度对光照变化不敏感的特点来实现图像的去光照。

具体来说，本发明通过特定的图像转换方法去除原始图像P的对比度特征得到仅保留模式特征的转换图像P’，然后根据P’还原可能的重建图像R，重建图像R经相同的图像转换处理后得到的转换图像R’和原始图像P的转换图像P’相同。

本发明优选通过LBP变换方法进行上述图像转换处理。

所述LBP变换指的是对原始图像中的每一个像素点按照LBP算子计算得到一个唯一的LBP编码。

LBP算子是一种灰度范围内的纹理度量，它是从一种纹理局部紧邻定义中衍生出来的，最初是由Ojala等人为了辅助性地度量图像的局部对比度而提出的。

图像的局部纹理T的分布可以假设认为是局部区域内像素灰度的联合分布密度：

T＝t(g_c，g₀，…，g_P-1)

其中，g_c对应图像领域中心像素点的灰度，g₀，g₁，…，g_P-1为中心像素的相邻像素的灰度，比如考虑中心像素周围的8个像素时，P＝9。

在不损失纹理信息的情况下，可以从相邻像素的灰度中减去中心像素的灰度，则有，

T＝t(g_c，g₀-g_c，…，g_P-1-g_c)

如果假设中心像素灰度与其相邻的像素的灰度相互独立，则可以得到，

T＝t(g_c)t(g₀-g_c，…，g_P-1-g_c)

由于t(g_c)只描述了整个图像的亮度分布情况，而和图像的局部纹理无关，因而可以忽略不计，得到

T≈t(g₀-g_c，…，g_P-1-g_c)