[发明专利]用于楼宇内低照度环境的图像增强和噪声自适应去除方法

权利要求书

1.一种用于楼宇内低照度环境的图像增强和噪声自适应去除方法，其特征在于，包括步骤：

S1、采用三个不同的卷积神经网络将原始图像进行分解，分解为照度图、反射图和噪声图；

对原始图像进行分解采用如下公式：

S(x,y)＝R(x,y)·L(x,y)+N(x,y) (1)

其中，S(x,y)代表原始图像，R(x,y)代表反射图，表示物体反射出的光；L(x,y)代表照度图，表示物体周围的环境光；N(x,y)代表噪声；

对原始图像进行分解的步骤包括：

先对原始图像进行归一化，并将归一化后的图像输入到三个卷积神经网络中，得到大小分别为H×W×1、H×W×3和H×W×3的照度图、反射图和噪声图，其中，H表示图像的高，W表示图像的宽；

照度图所需的卷积神经网络包括5个卷积块，每个卷积块包括一个3×3的卷积核和一个Relu，最后一层将Relu替换为Sigmoid，输出通道数为1；反射图所需的卷积神经网络包括5个卷积块，每个卷积块包括一个3×3的卷积核和一个Relu，最后一层将Relu替换为Sigmoid，输出通道数为3，分别对应图像中的R、G、B三个通道；噪声图所需的卷积神经网络包括5个卷积块，每个卷积块包括一个3×3的卷积核和一个Relu，最后一层将Relu替换为Tanh，输出通道数为3，并且在每一个卷积块之后都将照度图的反转图与之进行连接；

采用1范数对反射图进行约束以保证反射图的一致性，其采用的公式为：

L_R＝||R_norm(x,y)-R_low(x,y)||₁ (2)

其中，L_R代表保持反射图一致性所需的损失函数，R_norm(x,y)代表正常光照条件下分解得到的反射图，R_low(x,y)代表低光照条件下分解得到的反射图；

采用1范数对照度图进行约束以保证照度平滑，其采用的公式为：

其中，L_smooth代表进行照度图平滑所需的损失函数，代表在点(x,y)处的梯度，σ为一个极小的正数；

将分解出的照度图的反转图作为一个attention模块引导噪声图的生成，作为引导图的attention模块公式为：

G(x,y)＝1-L(x,y) (6)

其中，G(x,y)代表获取的attention模块，采用F范数对整体的噪声进行约束：

L_N＝||N(x,y)||_F (7)

L_N代表约束噪声所需的损失函数；

对分解后的图像进行重构，其公式为：

L_rec＝||R(x,y)·L(x,y)+N(x,y)-S(x,y)||₁ (8)

L_rec代表保证图像重构所需要的损失函数；

S2、通过卷积神经网络对步骤S1分解出的照度图进行照度的调整；

通过卷积神经网络对步骤S1分解出的照度图进行调整，得到一个大小为H×W×1的图像，该图像所含有的光照信息即为正常光照图像所拥有的光照信息；

S3、将步骤S2调整后的照度图与步骤S1分解得到的反射图进行融合，得到最终的增强图像；

将步骤S2调整后的照度图与步骤S1分解得到的反射图进行融合，其采用的公式为：

S_t(x,y)＝R_low(x,y)·L_adjust(x,y) (9)

其中，S_t(x,y)代表增强后的图像，R_low(x,y)代表低光照图像的反射图，L_adjust(x,y)代表经过步骤S2调整后的照度图。