一种基于小波分析和伪彩色处理的比赛视频图像增强方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及视频处理技术领域，具体地，设及一种基于小波分析和伪彩色处理的 比赛视频图像增强方法。
【背景技术】
[0002] 常用的足球比赛视频图像增强方法及其缺陷
[0003]足球比赛视频图像增强是指针对给定图像的应用场合，有目的地增强足球比赛视 频图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大 足球比赛视频图像中不同物体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使图像与视觉响应 特性相匹配，改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果，满足某些图像分析的 需要。
[0004]常用的足球比赛视频图像增强方法可分为频率域法和空间域法。基于频率域的算 法是在足球比赛视频图像的某种变换域内对图像的变换系数值进行某种修正，是一种间接 增强算法。频率域法把足球比赛视频图像看成一种二维信号，对其进行基于二维傅里叶变 换的信号增强方法，其处理过程如图1所示。频率域法先根据具体的增强要求设计适当的 修正函数H(x，y)，然后利用傅里叶变换将足球比赛视频图像变换到频率域F(x，y)，再对足 球比赛视频图像的频谱进行某种滤波修正，即进行F(x，y) ?H(x，y)运算得到G(x，y)，最后 将修正后的图像进行傅里叶反变换到空间域，W此得到增强图像g(x，y)。在此过程中采用 低通滤波法去除图中的噪声；采用高通滤波法增强边缘等高频信号，使模糊的图像变得清 晰。利用频率域法进行足球比赛视频图像增强结果如图2所示。
[0005] 基于空域的算法分为点运算算法和邻域增强算法。点运算算法即灰度级校正、灰 度变换和直方图修正等，目的是使足球比赛视频图像成像均匀，或扩大足球比赛视频图像 动态范围，扩展对比度。邻域增强算法分为图像平滑和锐化两种。平滑一般用于消除图像 噪声，但是也容易引起边缘的模糊。锐化的目的是为了突出物体的边缘轮廓，有利于目标识 另IJ。具有代表性的空间域算法有局部求平均值法和中值滤波法等，它们可用于去除或减弱 噪声。常用算法有梯度法、算子、高通滤波、掩模匹配法、统计差值法等。空间域法是对图像 中的像素点进行卷积运算操作，用公式描述如下：
[0006]g(x,y) =f(x,y)*h(x,y) (4)
[0007] 其中，f(x，y)表示原始足球比赛视频图像函数；h(x，y)表示（低通或高通滤波） 滤波器脉冲响应空间转换函数；g(x，y)表示处理后的足球比赛视频图像函数。利用直方图 修正进行足球比赛视频图像增强结果如图3所示，利用灰度变换进行足球比赛视频图像增 强结果如图4所示。
[0008] 传统的足球比赛视频图像增强算法是基于整幅图像的统计量，因此，在计算整幅 图像的变换时，同时对图像中的低频信息、高频信息W及噪声信息进行了变换，因而增强图 像的同时增强了图像中的噪声，降低了图像的信噪比，导致图像的信息滴下降。不利于对感 兴趣的目标进行后续分析处理，未达到预期的增强目的。
[0009] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在操作过程复杂、花费时 间长和可靠性低等缺陷。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于小波分析和伪彩色处理的比赛 视频图像增强方法，W实现操作过程简单、花费时间短和可靠性高的优点。
[0011] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是；一种基于小波分析和伪彩色处理的 比赛视频图像增强方法，包括：
[0012] a、利用图像的正交小波变换对足球比赛视频图像进行变换处理；
[0013]b、基于正交小波变换的足球比赛视频图像增强处理；
[0014] C、图像的伪彩色足球比赛视频增强处理。
[0015] 进一步地，所述步骤a,具体包括；
[0016]假设种/为尺度空间任意尺度系数系列，h。和h1分别为正交小波函数的低通滤波 器和高通滤波器系数，该两组系数对任意尺度而言都是恒定的，正交小波变换各系数之间 的关系用（1)表示：
[0017] (1)
[0018] 原始足球比赛视频图像在一个尺度下的边缘轮廓能够分解为更小尺度下的低频 分量、水平高频分量、垂直高频分量和对角分量四个部分，它们是分别经过四个不同滤波器 得到的代表原始足球比赛视频图像的不同信息，其中4是诚1经过行与列两个方向上的低 通滤波器获得的，它对应于鸣在下一尺度上的边缘轮廓信息； 是经过行方向上的 高通滤波器和列方向上的低通滤波器获得的，它对应于切^水平方向上的细节信息在垂直 方向上的概貌；同理，化表示 垂直方向上的细节信息在水平方向上的概貌；括表示诗 对角方向上的细节信息；
[0019] 足球比赛视频图像经二维正交小波变换分解之后，分别得到图像的低频分量、水 平高频分量、垂直高频分量和对角分量。
[0020] 进一步地，所述步骤b，具体包括；
[0021] 首先利用小波分形插值对足球比赛视频图像信号进行去噪处理，得到较好去除噪 声的效果；
[0022] 然后运用正交小波变换将一幅足球比赛视频图像分解为大小、位置和方向都不同 的分量，在进行逆变换之前可W改变小波变换域中某些系数的大小，放大对足球比赛视频 图像中感兴趣的分量而衰减对图像处理结果影响不大的分量；
[0023] 正交小波分析方法是一种空间窗和频率窗都可作自适应改变、空频局部化分析方 法，二维多尺度离散正交小波分析定义为：
(2)[00幼式中f (X，y)为图像信号；Sjf (n，m)是f (X，y)的低频分量；町/的如、WA/、"，'";、 W//(?，"0分别代表f (X，y)的垂直、对角和水平高频分量；[0026] 当式（3)成立时，即高频分量权重较大时，足球比赛视频图像看起来较清晰：
[0024]
[0027] (3)
[002引其中，巧为高频小波系数；G为低频小波系数；k为高频分量权重；j为小波分 解层数。
[0029] 进一步地，所述步骤C，具体包括：
[0030] 采用频率域伪彩色处理增强法对足球比赛视频图像进行伪彩色处理；
[0031] 基于小波分析和伪彩色处理的足球比赛视频图像增强。
[0032] 进一步地，所述采用频率域伪彩色处理增强法对足球比赛视频图像进行伪彩色处 理的操作，进一步包括：
[0033] 先把足球比赛视频图像经傅立叶变换到频率域，在频率域内=个不同传递特性的 滤波器分离成=个独立分量；
[0034] 然后对它们进行逆傅立叶变换，便得到=幅代表不同频率分量的单色图像，接着 对该=幅图像作进一步的处理；
[00巧]最后将它们作为=基色分量分别加到彩色显示器的红、绿、藍显示通道，实现频率 域分段的伪彩色增强。
[0036] 进一步地，所述基于小波分析和伪彩色处理的足球比赛视频图像增强的操作，进 一步包括：
[0037] Step1:使用正交分形小波变换处理足球比赛视频图像，得到去噪后的图像；
[0038]Step2:利用正交小波变换将足球比赛视频图像分解为更小尺度下的低频分量、 水平高频分量、垂直高频分量和对角分量四个部分；
[0039]Step3:对图像中感兴趣的部分进行放大，同时对图像中不重要的信息进行弱化 处理；
[0040]Step4:采用正交小波变换足球比赛视频图像增强算法得到结果图像后，将其转 化为频率域，采用伪彩色处理的图像增强方法对不同频率部分进行处理，获得更好的足球 比赛视频图像增强效果。
[0041] 本发明各实施例的基于小波分析和伪彩色处理的比赛视频图像增强方法，由于包 括；a、利用图像的正交小波变换对足球比赛视频图像进行变换处理；b、基于正交小波变换 的足球比赛视频图像增强处理；C、