[发明专利]基于改进Retinex与对数图像处理的低照度图像增强方法

权利要求书

1.基于改进Retinex与对数图像处理的低照度图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：计算样本图像的亮通道值，将该值作为样本图像的光照分量；

S2：利用现有的对数图像处理模型下的背景强度对光照分量进行自适应局部调整；

步骤S2具体包括以下步骤：

S21：将样本图像的光照分量转换为对数图像处理模型下的表达，即将样本图像的灰度值表示为：

f(x,y)＝M-I(x,y)；

上式中，I(x,y)表示样本图像的像素值，f(x,y)为对数图像处理模型下的图像灰度值，M为图像像素值的最大值，对于8位数字图像为256；

S22：根据每个像素点的邻域像素值计算样本图像的平均背景强度；

S23：根据每个像素点的平均背景强度得到每个像素点对应的亮度调整系数；

S24：将亮度调整系数代入对数图像处理模型中的数乘运算，完成对光照分量的局部调整；

步骤S22中所述的每个像素点的邻域像素值按8邻域进行检测而得到；

根据人眼视觉的方向特性，人眼对水平和垂直方向上的亮度变化比斜线方向上的亮度变化更敏感，因此所述8邻域中四个邻域像素值与对角线上四个邻域像素值根据不同的比例权重计算背景强度，从而得到更符合人眼视觉特性的背景强度；

设四邻域比例系数为a，对角线上四邻域比例系数为b，平均背景强度根据以下公式计算：

上式中，a和b表示比例权重，∑_QX(i,j)为像素点(i,j)的四个邻域像素的集合，∑_DX(i,j)为像素点(i,j)的对角线上四个邻域像素的集合；其中，与分别为对数图像处理模型中的相加与相乘操作；

根据平均背景强度B(x,y)计算变换系数γ(x,y)，具体为：

γ(x,y)＝a(1-cos(B(x,y)×π))；

将变换系数γ(x,y)代入对数图像处理模型的数乘运算，得到以下公式：

式中，L(x,y)为增强后的光照分量，L₀(x,y)为步骤S1所得到的样本图像的光照分量，至此得到局部调整后的光照分量；

S3：结合Sobel边缘检测方法，对局部调整后的光照分量进行滤波细化；

步骤S3具体包括以下步骤：

S31：运用Sobel边缘检测方法提取局部调整后的光照分量的边缘图像；

S32：根据边缘图像求取各像素点的平滑因子；

S33：根据各像素点的平滑因子对局部调整后的光照分量进行滤波、细化，得到细化后的光照分量；

S4：根据细化后的光照分量，基于Retinex理论得到增强图像；

步骤S4具体包括以下步骤：

S41：输入低照度的样本图像并进行颜色通道分离，得到三个通道各像素点的像素值；

S42：分别把三个通道各像素点的像素值除以经调整与细化后的光照分量中对应的像素点的像素值，得到三个新的颜色通道；

S43：将三个新的颜色通道进行合成，得到增强图像。

2.根据权利要求1所述的基于改进Retinex与对数图像处理的低照度图像增强方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：基于亮通道先验理论，将样本图像进行颜色通道分离，将三个颜色通道图像逐像素点比较，将最大像素点提取并保存为最大值图像；

S12：对获得的最大值图像进行最大值滤波，从而获得样本图像的光照分量。

3.根据权利要求2所述的基于改进Retinex与对数图像处理的低照度图像增强方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：运用Sobel边缘检测方法提取局部调整后的光照分量的边缘图像；

S32：根据边缘图像求取各像素点的平滑因子；

S33：根据各像素点的平滑因子对局部调整后的光照分量进行滤波、细化，得到细化后的光照分量。

4.根据权利要求3所述的基于改进Retinex与对数图像处理的低照度图像增强方法，其特征在于：步骤S31所述的Sobel边缘检测方法使用3×3的Sobel算子对局部调整后的光照分量进行边缘图像提取，分解为水平方向与垂直方向进行处理。

5.根据权利要求4所述的基于改进Retinex与对数图像处理的低照度图像增强方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41：输入低照度的样本图像并进行颜色通道分离，得到三个通道各像素点的像素值；

S42：分别把三个通道各像素点的像素值除以经调整与细化后的光照分量中对应的像素点的像素值，得到三个新的颜色通道；

S43：将三个新的颜色通道进行合成，得到增强图像。