[发明专利]一种基于单尺度Retinex的快速实时图像增强方法

摘要

本发明公开了一种基于单尺度Retinex的快速实时图像增强方法，包括以下步骤第一步读取RGB彩色空间中待增强的彩色图像；第二步，计算图像的尺寸，如大于标准尺寸，则对其进行降采样；第三步，将图像分解为R、G、B三个分量；第四步，对图像的各分量采用单尺度Retinex方法进行增强，得到各反射分量；第五步，对各反射分量取指数并合并得到增强的RGB图像；第六步，把得到的RGB图像转化为HIS图像，并用直方图均衡化进一步增强；第七步，把增强后的图像采用双线性插值法进行插值，得到输出图像。本发明利用单尺度Retinex方法对图像进行增强，通过对原始图像进行降采样，加快增强速度，从而达到实时增强的目的。

主权项

一种基于单尺度Retinex的快速实时图像增强方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：读取RGB彩色空间中待增强的彩色图像I，记该图像的数据大小为W×H×3，其中W和H都为正整数，分别表示彩色图像I的列数和行数，3表示图像的通道数；步骤2：比较彩色图像I的尺寸W×H与设定的标准尺寸Sstd的大小，如果W和H的乘积小于或等于Sstd，则把彩色图像I作为后续处理的图像K(x,y)，并进入步骤3，否则按照下式对彩色图像I进行多次降采样，直至得到尺寸小于或等于Sstd的图像K(x,y)后进入步骤3：G′(i,j)=Σm=-22Σn=-22w(m,n)G(2i+m,2j+n),]]>其中，G'(i,j)表示降采样后图像G'的第i行第j列的像素，G(2i+m,2j+n)表示降采样前图像G的第2i+m行第2j+n列的像素，且有0≤i≤HG'‑1，0≤j≤WG'‑1，其中HG'为图像G'的行数，WG'为图像G'的列数，w(m,n)为5×5大小且具有低通滤波特性的窗口函数，m、n表示这个窗口函数的两个自变量，m和n都为整数，w(m,n)的表达式为：ω(m,n)=12561464141624164624362464162416414641,]]>图像K(x,y)中，x和y是自变量，x表示像素点在图像中的行坐标，y表示像素点在图像中的列坐标，0≤x≤Hk‑1，0≤y≤Wk‑1，且x和y均为正整数，Hk和Wk分别表示图像K(x,y)的行数和列数；步骤3：将图像K(x,y)分解为三个分量，并将各分量的像素值转化为浮点数，结果记为KR(x,y)、KG(x,y)和KB(x,y)，其中KR(x,y)、KG(x,y)和KB(x,y)分别表示图像K(x,y)在RGB彩色空间中的红色色度分量、绿色色度分量和蓝色色度分量；步骤4：根据下式对所述步骤3得到的图像K(x,y)的转化为浮点数的三个分量分别采用单尺度Retinex方法进行增强，得到反射分量fα(x,y)：fα(x,y)＝kα(x,y)‑log(H(x,y)*Kα(x,y))其中，Kα(x,y)为图像K(x,y)的某一分量，α表示分量类型，取R、G或B，kα(x,y)为Kα(x,y)取对数后的结果，即kα(x,y)＝logKα(x,y)；fα(x,y)为kα(x,y)的反射分量，H(x,y)为高斯卷积函数，由下式表示：H(x,y)=λ·e-(x2+y2)σ2]]>其中，e为自然底数，σ表示尺度常量，取值设定在80至250之间，λ是满足下式条件的常量矩阵：∫∫H(x,y)dxdy＝1；步骤5：对所述步骤4中得到的反射分量fα(x,y)取指数，得到反射图像Fα(x,y)：Fα(x,y)=efα(x,y)]]>然后将得到的反射图像Fα(x,y)的各分量FR(x,y)，FG(x,y)和FB(x,y)组合得到增强的RGB图像F(x,y)；步骤6：首先把RGB图像F(x,y)转化为HSI空间中的图像J(x,y)，其中H、S、I分别表示图像在HSI空间中的色调、饱和度和强度分量，转化公式如下：H=θ,B≤G360-θB>G]]>S=1-3R+G+B[min(R,G,B)]]]>I=13(R+G+B)]]>其中，然后对所述强度分量I用直方图均衡化进一步增强得到增强后的强度分量I'，并把H、S、I'分量合成HSI空间中的图像，最后把该图像转化到RGB空间，记得到的RGB图像为P(x,y)；步骤7：对图像P(x,y)采用双线性插值法进行插值，得到的大小为W×H×3的图像Q(x,y)作为最后的输出图像。