专利名称：一种对恶劣光照条件下的图像/视频实时增强方法
技术领域：
本发明属于图像增强以及视频增强技术领域，特别涉及应用于恶劣光照条件下的图像增强以及视频增强技术。
背景技术：
随着智能手机的普及率越来越高，其上配置的摄像头装置的性能也越来越好。这些高性能的摄像头将满足人们拍摄照片或者捕捉视频的需求。而在拍摄照片或者捕捉视频时往往很容易遇到恶劣光照条件，如低光、雾天、雨雪、高动态范围等等。这些恶劣的光照条件会使得摄像头拍摄的照片和视频的质量难以得到保证。同时，大多数的便携式数码相机的设计中也不具有还原恶劣光照条件下照片和视频的功能。在图像及视频增强领域，有一部分方法，如直方图均衡化，速度较快但效果不佳，而另一部分方法，如何恺明等人提出的基于黑暗通道的去雾算法和董諼等人提出的等人提 出的基于黑暗通道的低光增强算法，效果令人满意，但是难以实时处理。这些方法都是基于一种图像退化还原模型来处理的。图像退化还原模型具体可以用下式来表示R (X) =J (X) t (X)+A [I_t (X)] (I)其中R(x)代表退化后的图像，J(X)代表原始图像，t(x)代表传输系数，A代表大
气强度。因此根据上述模型，想要恢复出原始图像J(X)，则仅需要得到传输系数t(x)以及大气强度A即可。大气强度A可以通过统计图像像素中最大值的前15%来得到。因此对于这个模型来说，解决问题的关键在于如何得到传输系数。最后，计算传输系数完毕之后，便可根据如下公式，还原图像
权利要求
1.一种对恶劣光照条件下的图像实时增强方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 1)获取一张数字图像； 2)计算并检测得到该数字图像光照条件类型，假如检测结果为雾天或雨雪，则进入步骤3)，假如检测结果为低光或高动态范围，则进入步骤4)，否则所述数字图像为正常图像，直接进入步骤6); 3)对所述数字图像使用黑暗通道方法对进行预处理得到图像的传输参数； 4)对所述数字图像进行伽马校正并使用光明通道方法进行预处理得到图像的传输参数后进入步骤7); 5)使用改进的图像退化还原模型根据原始图像和预处理得到的传输参数处理得到最终的增强结果； 6)作为增强后的数字图像输出。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤2)计算并得到该数字图像光照条件类型的具体包括以下步骤 2-1)对获取的数字图像进行RGB空间到YUV空间的转换，并对亮度Y进行直方图统计，统计后利用Y值大于150的像素是否占总像素的比例超过80%的条件来检测该图像是否有雾，假如检测结果为是，则认为该数字图像为雾天或雨雪图像，否则进入步骤2)； 2-2)对该数字图像进行图像反转，并对反转后的数字图像进行是否有雾检测，假如检测结果为是，则认为该数字图像为低光或高动态范围图像，否则认为该数字图像为正常图像。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤3)对所述数字图像使用黑暗通道方法对进行预处理得到图像的传输参数具体包括以下步骤 3-1)对获取数字图像计算大气强度值A； 3-2)对获取数字图像的每个像素，使用公式(3)计算该像素的黑暗通道值 J dark (x) = m in ( m in (Jc(V))) ⑶ 丨.v ￡ O ( ^ )^ 其中Jdart(X)表示x位置处的像素的黑暗通道值，min表示取最小值，c表示某个通道，一般通向都有r，g, b三个通道，Jc (y)表示y位置c通道的像素值大小； Q (x)表示像素的位置范围； 3-3)使用公式(4)计算得到该像素处的传输参数 /(X) = I- min (min (J (J) ”⑷。 f S f n h \ ,.￠=0 ( I" ^A ^ I' -,S SJcI
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤4)对所述数字图像使用光明通道方法对进行预处理得到图像的传输参数具体包括以下步骤 4-1)对获取数字图像的计算大气强度值； 4-2)对获取数字图像进行伽马校正； 4-3)对获取数字图像的每个像素使用公式(5)计算该像素的光明通道值Jhright(X) = max ( m ax (Jc ( J ))) (5) 其中JbHght(x)表示x位置处的像素的光明通道值，max表示取最大值； 4-4)使用公式(6)计算得到该像素处的传输参数
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤5)使用改进的图像退化还原模型根据原始图像和预处理得到的传输参数处理得到最终的增强结果具体包括以下步骤 5-1)获取预处理得到的传输参数以及原始图像； 5-2)对获取的原始图像的每个像素使用改进的图像退化还原模型公式(7)计算该像素位置处增强之后的像素值； J
6.一种恶劣光照条件下的视频实时增强方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 1)获取视频中一个画面组的一个视频帧； 2)判断该视频帧是否为该画面组的第一帧，假如是，则进入步骤3)，否则进入步骤4); 3)对该视频帧进行光照条件类型检测以及光照条件类型设定，完成后进入步骤6)； 4)进一步判断其该视频帧否场景改变，假如是，则进入步骤5)，否则进入步骤6)； 5)对该视频帧进行光照条件类型判定以及光照条件类型设定； 6)判断该视频帧是否为关键帧，假如是则进入步骤7)否则进入步骤8)； 7)读取所述关键视频帧设定好的光照条件类型，假如该视频帧的光照条件类型为雾天或雨雪，则进入步骤9)，假如该视频帧的光照条件类型为低光或高动态范围，则进入步骤10)，否则所述视频帧为正常视频帧，直接进入步骤12)； 8)使用运动估计方法对所述视频帧分配传输参数，并进入步骤11)； 9)对所述视频帧使用黑暗通道方法进行预处理得到视频帧传输参数后进入步骤11)； 10)对所述视频帧进行伽马校正并使用光明通道方法进行预处理得到视频帧的传输参数后进入步骤11); 11)使用改进的图像退化还原模型根据原始视频帧和预处理得到的传输参数处理得到最终的增强结果； 12)将最终的增强结果作为增强后的视频帧输出。
全文摘要
本发明公开了一种对恶劣光照条件下的图像/视频实时增强方法。属于图像增强以及视频增强技术领域，该方法首先对输入的数字图像或视频进行检测，判断其光照条件类型，对所述数字图像或视频使用黑暗通道方法对进行预处理得到图像的传输参数；对所述数字图像或视频进行伽马校正并使用光明通道方法进行预处理得到图像或视频的传输参数；使用改进的图像退化还原模型根据原始图像或视频和预处理得到的传输参数处理得到最终的增强结果。该方法可实时增强包括低光、雾天、雨雪、高动态范围等恶劣光照条件下获取的图像或视频。
文档编号H04N1/58GK102831586SQ20121028071
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者董譞, 温江涛, 庞一, 李迪, 陆垚, 赵鹤 申请人:无锡锦囊科技发展有限公司