专利名称：一种图像增强方法
技术领域：
本发明涉及计算机视觉 领域，特别涉及一种图像增强方法。
背景技术：
由于可见光相机采集图像动态范围的限制，采集明暗对比度明显的场景可能导致获取的图片有些区域过亮而有些区域过暗。为了获得高动态范围的图像，一般会采集多张不同曝光程度的图像，进行色调调整，即将高动态范围亮度图转换到与之相对应的低动态范围的图，由于需要不同曝光时间的图像这种图像一般只适用于静态场景。由于原始raw格式相对于常用的jpeg格式含有更多的场景动态范围信息，还有一种较为常用的方法就是对采集到的raw格式的图像人工调整，但是这种方法需要很多的人工参与且raw格式采集到的动态范围也是有限的，不能完全采集到真实场景的高动态信息。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种利用红外图像从对比度和纹理两方面恢复真实场景的图像增强方法。根据本发明实施例的图像增强方法包括步骤:A.采集可见光图像和红外图像，其中可见光图像与红外图像的光心对齐；B.对可见光图像的亮度维度进行可逆变换，得到可见光图像对比度信息\和可见光图像纹理信息VD，并对红外图像的亮度维度进行可逆变换，得到红外图像对比度信息队和红外图像纹理信息Nd ；C.根据可见光图像的饱和度S和可见光图像的亮度V计算蒙版W，蒙版W用于融合可见光图像与红外图像；D.根据可见光图像对比度信息'、红外图像对比度信息队与蒙版W，计算增强可见光图像的对比度信息Vi l；E.根据可见光图像纹理信息VD、红外图像纹理信息Nd与蒙版W，计算增强可见光图像的纹理信息V' D ;F.根据增强可见光图像的对比度信息V' ^和增强可见光图像的纹理信息V' D，进行可逆反变换，得到增强可见光图像的亮度V';以及G.根据增强可见光图像的亮度V'和可见光图像的饱和度S和可见光图像的色调H，混合得到增强可见光图像。本发明的方法通过利用红外图像从对比度和纹理两个方面恢复真实场景的高动态范围，实现可见光图像增强，该方法能够不需人工参与自动的实现高动态场景的信息的恢复。本发明的优势在于利用计算摄像学的方法结合红外图像，从对比度和纹理两方面实现高质量的可见光图像增强。在本发明的一个实施例中，可逆变换为小波变换；可逆反变换为小波反变换。在本发明的一个实施例中，可见光图像中，饱和度S过低与亮度V过高或过低的区域，蒙版W值较小。在本发明的一个实施例中，步骤C包括C1.根据可见光图像的饱和度S和可见光图像的亮度V计算初始蒙版r，以及C2.根据初始蒙版F进行优化计算，得到蒙版W。在本发明的一个实施例中，步骤Cl中计算初始蒙版示的公式为= 其中，
权利要求
1.一种图像增强方法，其特征在于，包括步骤 A.采集可见光图像和红外图像，其中所述可见光图像与所述红外图像的光心对齐； B.对所述可见光图像的亮度维度进行可逆变换，得到可见光图像对比度信息\和可见光图像纹理信息VD，并对所述红外图像的亮度维度进行可逆变换，得到红外图像对比度/[目息Nl和红外图像纹理彳目息Nd ； C.根据所述可见光图像的饱和度S和所述可见光图像的亮度V计算蒙版W，所述蒙版W用于融合所述可见光图像与所述红外图像； D.根据所述可见光图像对比度信息'、所述红外图像对比度信息队与所述蒙版W，计算增强可见光图像的对比度信息V' L； E.根据所述可见光图像纹理信息VD、所述红外图像纹理信息Nd与所述蒙版W，计算增强可见光图像的纹理信息V' D； F.根据所述增强可见光图像的对比度信息V'^和所述增强可见光图像的纹理信息V' D，进行可逆反变换，得到增强可见光图像的亮度V';以及 G.根据所述增强可见光图像的亮度V'和所述可见光图像的饱和度S和所述可见光图像的色调H，混合得到增强可见光图像。
2.如权利要求I所述的图像增强方法，其特征在于，所述可逆变换为小波变换；所述可逆反变换为小波反变换。
3.如权利要求I所述的图像增强方法，其特征在于，所述可见光图像中，所述饱和度S过低与所述亮度V过高或过低的区域，所述蒙版W值较小。
4.如权利要求3所述的图像增强方法，其特征在于，所述步骤C包括 Cl.根据所述可见光图像的饱和度s和所述可见光图像的亮度V计算初始蒙版P，以及 C2.根据所述初始蒙版F进行优化计算，得到蒙版W。
5.如权利要求4所述的图像增强方法，其特征在于，步骤Cl中计算初始蒙版r的公式为= W = IVrH,' .其中，Ws=^rls-11，wv=e-0 Ιν ，α 为正系数、β 为正系数。
6.如权利要求4所述的图像增强方法，其特征在于，步骤C2中蒙版W的计算公式为 /W) = Wr + λ(^ν-W) 其中L为拉普拉斯矩阵，λ为规范项系数，矩阵L中的第(i，j)个元素的定义为 Σ l+(vt-^)T 其中Vi和Vj是所述可见光图像在(i，j)点的亮度值，Sij是冲击函数，在(i，j)点为1，其它点为O，μ k为窗口 Wk中图像亮度值的均值，Σ k为窗口 Wk中图像亮度值方差，ε为规范化参数，IwkI为窗口 Wk中元素的个数； 对所述蒙版W的计算公式求导可以得到线性方程 (ι.-λ .')ιν = /1Γ 其中，U为单位矩阵，最终的所述蒙版W通过求解所述线性方程得到。
7.如权利要求I所述的图像增强方法，其特征在于，所述步骤D中所述增强可见光图像的对比度信息V' L的计算公式为L = ff · Vl+(I-W) · Vl,，其中为新的亮度图信息，所述新的亮度图信息^通过所述可见光图像和所述红外图像的梯度幅度匹配得到。
8.如权利要求7所述的图像增强方法，其特征在于，所述新的亮度图信息Vp的计算方法为 用
9.如权利要求I所述的图像增强方法，其特征在于，所述步骤E中所述增强可见光图像的纹理信息V' D的计算公式
全文摘要
本发明提出一种图像增强方法，包括步骤采集可见光图像和红外图像；分别对可见光图像和红外图像的亮度维度进行可逆变换，得到可见光图像和红外图像的对比度信息和纹理信息；根据可见光图像的饱和度和可见光图像的亮度计算蒙版；利用蒙版对可见光图像和红外图像进行迁移，计算增强可见光图像的对比度信息；利用蒙版对可见光图像和红外图像进行迁移，计算增强可见光图像的纹理信息；进行可逆反变换得到增强可见光图像的亮度；以及根据增强可见光图像的亮度和可见光图像的饱和度和色调混合得到增强可见光图像。根据本发明实施例的图像增强方法能够自动地实现高动态场景的信息的恢复，从对比度和纹理两方面实现高质量的可见光图像增强。
文档编号G06T5/00GK102722864SQ20121015766
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者付莹, 刘烨斌, 戴琼海 申请人:清华大学