非均匀光照补偿方法

文档序号:9647041
非均匀光照补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种非均匀光照补偿方法,用于公共安全与防范以及视频分析与理 解。属于智能信息处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着监控摄像机的日益普及,基于视觉的场景目标检测与识别研究十分活跃。但 由于在非限制条件下,光照变化多样且复杂,导致由摄像机获取的图像质量难有效应用于 公共安全与防范以及视频分析与理解。
[0003] 非均匀光照图像的光照补偿,迄今为止仍是一项极具挑战性的工作,一直受到国 内外研究人员的广泛关注。目前主要可分为如下两类:多光谱传感器图像融合和单传感器 图像光照增强。其中,多光谱传感器图像融合对硬件设备要求高,不适用于普通视觉电子产 品;而单传感器图像光照增强,包括:频域增强和空域增强。其中,频域增强虽可获得较好 的亮度动态特性,但算法复杂、实时性差、亮度变化大;空域增强虽可通过全局增强方法对 直方图进行调整,提高图像的对比度和调节图像的亮度,但却不利于非均匀光照情形;为克 服全局增强方法的不足,采用区域增强方法,虽可调节和恢复图像中暗区域的亮度,但往往 会抑制图像的对比度和亮度动态范围。因此,目前如何在恢复非均匀光照图像的亮度的同 时,使图像具有良好的对比度和亮度动态范围,并有效应用于公共安全与防范以及视频分 析与理解,仍是智能信息处理技术领域中亟待解决的挑战性难题。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于针对目前非均匀光照补偿方法存在的局限与不足,提供一种非 均匀光照补偿方法,利用局部环境光估计,获取光照补偿结构图,通过对比度调整,进行光 照补偿,获取光照均匀分布图像。
[0005] 为达到上述目的,本发明的构思是:根据图像光谱特性分布,采用光照补偿结构图 及对数直方图均衡化,调整图像灰度强度值的对比度,进行光照补偿,获取光照均匀分布图 像。
[0006] 根据上述发明构思,本发明采用下述技术方案:
[0007] -种非均匀光照补偿方法,其特征在于:根据图像光谱特性分布,采用光照补偿结 构图及对数直方图均衡化,调整图像灰度强度值的对比度,进行光照补偿,获取光照均匀分 布图像;具体步骤如下:
[0008] 1)启动视频采集系统:采集视频彩色图像序列;
[0009] 2)色彩空间转换:由RGB彩色空间的红R、绿G、蓝B三分量,确定HSV色彩空间的 色调分量H、饱和度分量S以及亮度分量V:
[0010]

[0013] V=max(R,G,B);
[0014] 3)保持H分量和S分量不变,对V分量进行对数直方图均衡化;
[0015] 4)局部环境光估计,获取光照补偿结构图;
[0016] 5)对比度调整;
[0017] 6)将HSV色彩空间,转换至RGB色彩空间。
[0018] 上述步骤3)的具体操作步骤如下:
[0019] (1)V分量直方图概率统计:
[0021] 其中,η为图像像素总数,nk为第k个灰度级的像素数;
[0022] (2)直方图概率归一化:
[0024] 其中,pmax,pmin分别代表直方图概率p(k)的最大值和最小值;
[0025] (3)直方图对数变换:
[0026]Hg= 1η(Τη(ρ(1〇)+ξ),其中,In为自然对数运算符,ξ为常数;
[0027] (4)直方图均衡化变换:
[0029] (5)根据步骤(4),获取直方图均衡分布的V分量I;
[0030] 上述步骤4)的具体操作步骤如下:
[0031] (1)对步骤3)的V分量I,进行对数变换:
[0032] Q=ΙηΙ=Ιη^+ΙηΙ;
[0033] 其中,L为I的反射分量强度,Ii为I的照射分量强度;
[0034] (2)提取I的反射分量Qr:Qr=Tn(Q);
[0035] (3)获取光照补偿结构图Ilcs:
[0036] 其中,hn为二维高斯滤波器,为卷积运算符;
[0037] 上述步骤5)的具体操作步骤如下:
[0038] (1)光照补偿:
[0039] Llcs=I+(QrXIlc)Y
[0040] 其中,γ为常数;
[0042] (3)根据步骤(2),获取直方图均衡分布的亮度VF;
[0043] 上述步骤6)的具体操作步骤如下:
[0044] (1)结合步骤2)确定的Η分量、S分量和步骤5)获取的VF分量,分别计算Η1:
其中,mod为模除运算符,υ为向下取整运算符,
[0048] (2)根据步骤(1),计算RGB色彩空间中的R、G、B分量,获取RGB彩色图像:
[0049]
[0050] 本发明的原理如下:
[0051] 根据Retinex理论,人类感知某点的颜色和亮度,并不仅仅取决于该点进入人眼 的绝对光线,还和其周围的颜色和亮度有关,即物体的颜色由物体对长波(红)、中波(绿) 和短波(蓝)光线的反射特性决定,而不由反射光强度的绝对值决定,且物体的色彩不受非 均匀性光照的影响,一致性强。因此,可通过彩色空间转换,将由RGB彩色空间的红R、绿G、 蓝B三分量,确定HSV色彩空间的色调分量H、饱和度分量S以及亮度分量V,保持Η分量和 S分量不变,仅对V分量进行相关后续处理。
[0052] 由Retinex理论知:原始图像I的亮度分量,亦称为灰度强度分量,由反射分量Ir 和照射分量Ii按如下形式组合=LXL。
[0053] 根据图像反射分量Ir和照射分量Ii特点:当照明光源远离物体时,照射分量Ii 的变化较小,取对数后可近似为常数;反射分量Ir的变化较大,其对数变化后的结果分布 在曲率近似常数的直线部分范围。因此,可通过提取反射分量并对其后续处理,消除光照不 均匀变化影响。
[0054] 为从原始图像I中提取出反射分量U将图像I转换至对数域,从而将上述乘积关 系转换为和的关系,即:Q=InI=In1,1ηI;
[0055] 根据归一化运算
其中,pmax,pmin分别代表P的最大值和最 小值。
[0056] 由归一化运算知:Tn(p) =Tn(aXp+b),其中a和b均为常数,因此,可得反射分量 的估计Tn(Q)。
[0057] 根据人类视觉感知空间某点的亮度,不仅与该点本身亮度I有关,且与周围邻近 的亮度相关,获取光照补偿结构图Ils:
[0058] 其中,hn为二维高斯滤波器,_为卷积运算符。
[0059] 通过光照补偿结构图L。,结合光照反射分量估计值化,并通过亮度特征控制参数 γ,还原图像I的亮度:L1CS=I+(Q'Ilcsr,其中,γ为常数。
[0060] 为使其亮度范围最大化并增强对比度,对进行如下对数直方图均衡化:
[0062] 根据上述直方图均衡化映射,获取直方图均衡分布的亮度VF。
[0063] 在此基础上,通过彩色空间转换,由HSV彩色空间的色调分量H、饱和度分量S以及 上述所确定的亮度分量VF,确定RGB色彩空间中的红R、绿G、蓝B三分量。
[0064] 本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:本 发明根据图像光谱特性分布,利用光照补偿结构图,将图像全局增强和图像的反射分量估 计进行融合,在仅对需要光照补偿的暗亮度区域进行光照补偿的同时,进行图像全局增强, 有效融合了图像光照全局增强方法和局部光照增强方法的各自优点。本发明的方法简便、 灵活
再多了解一些
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1