专利名称：一种改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法
技术领域：
本发明属于夜视图像增强领域，具体涉及ー种改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法。
背景技术：
人们从外界获得的信息约有75%来自视频图像。但是摄像机在摄像时由于夜晚光照条件不足，大雾、大雨、沙尘等恶劣天气条件，常常使摄像机捕获的图像受到了严重的退化，使图像的质量下降，模糊不清，对比度偏低。采用数字图像处理技术对恶劣天气退化图像进行处理的方法有两大类图像增强和图像复原。图像复原是指去除或最小化一幅图像 中已知或部分己知退化的处理。图像复原包括对由于传感器或环境的限制导致的退化图像消除模糊、噪声滤除，以及对传感器造成的几何失真或非线性进行校正。图像复原方法包括维纳滤波、最小ニ乘、有约束最小ニ乘、样条插值、变分模型、偏微分方程、机器学习等。图像增强是指一类按照应用的要求，对图像进行加工，以突出图像中某些信息，削弱或去除某些不需要的信息，得到对具体应用来说更实用的图像，或将原图像转换成ー种更适合人或机器进行分析处理的形式的图像处理方法。目前研究人员己经提出许多图像增强方法，其中比较成熟的图像增强方法有对比度增强方法、直方图均衡方法、同态滤波方法、小波变换方法。Retinex图像增强方法在动态范围压缩和顔色恒常性方面都具有良好的特性，因而可以自适应性地增强各种不同类型的图像。但是基于Retinex的图像增强方法在高亮区域产生光晕现象，全局亮度向均值逼近，使局部细节信息对比度不足。
发明内容
本发明公开了ー种改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其解决了多尺度Retinex理论方法产生光晕现象、对高动态图像增强整体亮度不足、对比度较低的问题。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案—种改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法,其特征在于包括以下步骤(I)输入图像，采用全局亮度调节函数，对暗区细节和高亮区域的亮度进行非线性调节；(2)利用规范增益补偿多尺度Retinex算法增强图像；(3)计算选定区域亮度均值；(4)根据选定区域亮度均值，计算S曲线參数；(5)自适应调整S曲线；(6)对增强后的图像进行非线性映射。上述步骤I中根据设定阈值将图像亮度区域划分为亮区和暗区；对两个区域分别采用不同的亮度调节函数进行映射，使较暗区和高亮区的动态范围得到拉伸，只压缩中间的灰度级；所述亮度调节函数为
权利要求
1.一种改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于包括以下步骤 (1)输入图像，采用全局亮度调节函数，对暗区细节和高亮区域的亮度进行非线性调节; (2)利用规范增益补偿多尺度Retinex算法增强图像； (3)计算选定区域亮度均值； (4)根据选定区域亮度均值，计算S曲线参数； (5)自适应调整S曲线； (6)对增强后的图像进行非线性映射。
2.根据权利要求I所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于所述步骤I中根据设定阈值将图像亮度区域划分为亮区和暗区；对两个区域分别采用不同的亮度调节函数进行映射，使较暗区和高亮区的动态范围得到拉伸，只压缩中间的灰度级；所述亮度调节函数为
3.根据权利要求2所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于 所述步骤2中利用规范增益补偿多尺度Retinex算法增强图像采用MSR方法实现；所述MSR方法的数学形式为多个不同尺度的SSR处理结果的加权平均
4.根据权利要求3所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于所述MSR方法处理后的图像像素出现负值，由于直接对其像素值取反对数，不可能得到好的视觉效果；需要通过增益/补偿操作将其值域平移和压缩到显示器显示的范围内，即
5.根据权利要求I所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于所述步骤3中通过对夜视图像进行分析，得出最能表征夜视图像特征的信息；并以选定区域的亮度均值作为S曲线调整的依据。
6.根据权利要求5所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于所述均值计算表达式为
7.根据权利要求5所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于所述夜视图像特征的信息在图像中心区域附近；包括对面车灯的状态以及车辆所处环境的整体亮度。
8.根据权利要求5所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于所述自适应调整S曲线步骤是经MSR处理后的图像全局像素亮度向均值逼近，使中间部分的灰度值没有被明显区别开来；其中使用非线性的S形状传递函数进行映射，将中间部分的灰度值进行拉伸。
9.根据权利要求8所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于所述S形状传递函数表达式为
10.根据权利要求9所述改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，其特征在于所述图像非线性映射步骤通过公式(15)、( 16)计算参数a，b ;然后将a，b带入公式(14)，可得输出图像表达式为
全文摘要
本发明公开了一种改进的多尺度Retinex理论的图像增强方法，该方法采用全局亮度调节函数，对暗区细节和高亮区域的亮度进行非线性调节。利用规范增益补偿多尺度Retinex算法增强图像。根据选定区域亮度均值，计算S曲线参数，自适应调整S曲线，对增强后的图像进行非线性映射等步骤实现图像增强。本发明解决了多尺度Retinex理论方法产生光晕现象、对高动态图像增强整体亮度不足、对比度较低的问题。本发明根据图像中心区域亮度自适应调整S曲线，对其进行非线性映射，拉伸图像灰度，提高对比度；提高算法对复杂夜视图像的鲁棒性。
文档编号G06T5/00GK102682436SQ20121014858
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者陈军 申请人:陈军