留其中的关键结构信息，并用 该结构信息对图像进行锐化，起到增强图像细节的作用。
[0057] 步骤1. 12 :第二计算模块107计算得到加权图像的暗通道图Rdarii，暗通道图是指： 图像中每个像素点上三个颜色通道中灰度值最小的那一个颜色通道构成的灰度图像。
[0058] 本实施例中，采用下面公式计算暗通道图：
[0060] 其中，X和y表示像素点的位置，Ω (X)为以像素点X为中心的邻域，c代表不同颜 色通道。具体的，Ω (X)为以像素点X为中心、大小为3*3的邻域。
[0061] 步骤1. 13 :第二计算模块107根据暗通道图得到环境光照强度A。本实施例中， 将Rdarii内各个像素按照灰度值从大到小排序，找出排在前〇. 2%的像素点，计算加权图像中 这些像素点三个颜色通道灰度的平均值，找出平均值最大的像素点，将该像素点的像素值 (三个颜色通道的灰度值）作为对环境光照强度A的估计值。
[0062] 步骤1. 14 :第二计算模块107根据暗通道图和环境光照强度得到对比度增强系数 t。本实施例中，采用下面计算公式：
[0064] 其中，X和y表示像素点的位置，t(x)为对比度增强系数，Ω(χ)为以像素点X为 中心的邻域，c代表不同颜色通道，ω为权重修正系数，！T(y)为c通道中第y个像素点的 亮度值，A为环境光照强度。具体的，Ω (X)为以像素点X为中心、大小为3*3的邻域。 [0065] 为了避免出现对比度过度增强和增强不足的问题，本实施例中，根据像素点的RGB 三个通道的灰度值（即像素点的亮度）来自适应地调节系数ω，其调节方式采用下面公 式：
[0067] 其中，ω (X)为第X个像素点的权重修正系数，I?为c通道中第X个像素点的 灰度值。
[0068] 在其他实施例中，ω也可以取一固定值，例如，取0.85。
[0069] 通常，直接利用上面计算出的t(x)进行低照度图像增强，会在照度极低的区域失 效，造成增强不足的问题，所以在按照上面公式求出对比度增强系数t(x)之后，还需要对 其进行简单的修正，具体为：对小于预设值的增强系数进行进一步缩小。本实施例中，修正 公式如下：
[0071 ] 在其他实施例中，也可以采用其他修正方式。
[0072] 步骤1. 15 :对比度增强模块110根据环境光照强度和对比度增强系数对锐化图 像进行对比度增强，得到增强图像，即对锐化图像进行去雾处理，恢复成清晰的增强图像 ，本实施例中，采用下面恢复公式：
[0074] 步骤1. 16 :第二反色模块111用于对增强图像的每一个颜色通道进行反色处理， 得到输出图像J。第二反色模块111按照公式J = 255-L_对增强图像进行反色处 理。
[0075] 请参考图3,图3 (a)为输入的低照度图像，图3 (b)为采用传统方法直接进行对比 度增强得到的输出图像，图3(c)为采用本实施例提供的低照度图像处理方法得到的输出 图像。从图3中可以分析出，采用实施例提供的低照度图像处理方法得到的输出图像具有 更小的噪声，且能够保留图像的色彩和细节。
[0076] 本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过 程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包 括：只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘等。
[0077] 以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申 请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【主权项】
1. 一种低照度图像处理方法，其特征在于，包括： 输入低照度图像； 将所述低照度图像分割成不同的纹理区域，计算各个纹理区域内像素点灰度的标准差 及梯度和，并将所述标准差与梯度和的比值作为图像的纹理和噪声水平参数； 对所述低照度图像进行反色处理，得到反色图像； 根据各个纹理区域内像素点灰度的标准差的平均值，确定第一滤波系数和第二滤波系 数，分别采用第一滤波系数和第二滤波系数对反色图像进行平滑处理，分别得到第一平滑 图像和第二平滑图像； 根据所述纹理和噪声水平参数，对第一平滑图像和第二平滑图像进行加权平均，得到 加权图像； 计算得到所述加权图像的暗通道图，并根据所述暗通道图得到环境光照强度； 根据所述暗通道图和环境光照强度得到对比度增强系数； 计算得到所述反色图像的梯度图像，对所述梯度图像进行纹理结构提取，得到纹理图 像； 将所述加权图像与纹理图像相加，得到锐化图像； 根据所述环境光照强度和对比度增强系数对所述锐化图像进行对比度增强，得到增强 图像； 对所述增强图像进行反色处理，得到输出图像。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用超像素分割将所述低照度图像分割成 不同的纹理区域。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别采用第一滤波系数和第二滤波系数，利 用三维块匹配滤波器对反色图像进行平滑处理，分别得到第一平滑图像和第二平滑图像； 并且，所述第一滤波系数大于各个纹理区域内像素点灰度的标准差的平均值，所述第二滤 波系数小于各个纹理区域内像素点灰度的标准差的平均值。4. 如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，还包括对所述对比度增强系数进 行修正的步骤，具体为：对小于预设值的增强系数进行进一步缩小。5. -种低照度图像处理装置，其特征在于，包括： 输入模块，用于输入低照度图像； 图像分割模块，用于将所述低照度图像分割成不同的纹理区域； 第一计算模块，用于计算各个纹理区域内像素点灰度的标准差及梯度和，并将所述标 准差与梯度和的比值作为图像的纹理和噪声水平参数； 第一反色模块，用于对所述低照度图像进行反色处理，得到反色图像； 平滑滤波模块，用于根据各个纹理区域内像素点灰度的标准差的平均值，确定第一滤 波系数和第二滤波系数，分别采用第一滤波系数和第二滤波系数对反色图像进行平滑处 理，分别得到第一平滑图像和第二平滑图像； 加权模块，用于根据所述纹理和噪声水平参数，对第一平滑图像和第二平滑图像进行 加权平均，得到加权图像； 第二计算模块，用于计算得到所述加权图像的暗通道图，并根据所述暗通道图得到环 境光照强度；根据所述暗通道图和环境光照强度得到对比度增强系数； 第三计算模块，用于计算得到所述反色图像的梯度图像，对所述梯度图像进行纹理结 构提取，得到纹理图像； 锐化模块，用于将所述加权图像与纹理图像相加，得到锐化图像； 对比度增强模块，用于根据所述环境光照强度和对比度增强系数对所述锐化图像进行 对比度增强，得到增强图像； 第二反色模块，用于对所述增强图像进行反色处理，得到输出图像。6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，图像分割模块用于采用超像素分割将所述 低照度图像分割成不同的纹理区域。7. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，平滑滤波模块用于分别采用第一滤波系数 和第二滤波系数，利用三维块匹配滤波器对反色图像进行平滑处理，分别得到第一平滑图 像和第二平滑图像；并且，所述第一滤波系数大于各个纹理区域内像素点灰度的标准差的 平均值，所述第二滤波系数小于各个纹理区域内像素点灰度的标准差的平均值。8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，加权模块用于根据所述纹理和噪声水平参 数，对第一平滑图像和第二平滑图像进行加权平均，得到加权图像时，采用下面公式：其中，Rs为加权图像，为第一平滑图像，及为第二平滑图像，a为纹理 和噪声水平参数。9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，锐化模块用于将所述加权图像与纹理图像 相加，得到锐化图像时，采用下面公式： Rsharp= Rs+a *Rds 其中，RSh_为锐化图像，RdS为纹理图像。10. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，第二计算模块用于根据暗通道图和环境光 照强度得到对比度增强系数时，采用下面公式：其中，X和y表示像素点的位置，t(x)为对比度增强系数，Q(X)为以像素点X为中心 的邻域，c代表不同颜色通道，《为权重修正系数，！T(y)为c通道中第7个像素点的亮度 值，A为环境光照强度。11. 如权利要求10所述的装置，其特征在于，第二计算模块还用于采用下面公式根据 像素点在RGB三个通道的亮度值自适应调节所述权重修正系数：其中，《(X)为第X个像素点的权重修正系数，Itl(X)为C通道中第X个像素点的亮度 值。12. 如权利要求5-11任一项所述的装置，其特征在于，第二计算模块还用于对所述对 比度增强系数进行修正，具体为：第二计算模块用于对小于预设值的增强系数进行进一步 缩小。13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，第二计算模块用于对所述对比度增强系 数进行修正时，采用下面公式：
【专利摘要】一种低照度图像处理方法和装置，针对原有的低照度图像对比度增强技术中存在的噪声放大问题，提出在进行对比度增强操作前，加入噪声抑制滤波器，采用第一滤波系数和第二滤波系数对低照度图像的反色图像进行平滑处理，在增强图像对比度的同时抑制随机噪声。根据图像的局部块内特征，计算图像的纹理和噪声水平参数，根据纹理和噪声水平参数，对平滑处理后的第一平滑图像和第二平滑图像进行加权平均。针对反色图像的梯度图像进行纹理结构提取后得到纹理图像，将其与加权图像相加，对加权图像进行锐化，起到增强图像细节的作用。因此，可以有效增强低照度图像的对比度，滤除各种噪声，同时保留图像色彩和细节，得到清晰逼真的复原图像。
【IPC分类】G06T5/00, G06T7/00
【公开号】CN105046658
【申请号】CN201510363228
【发明人】李霖, 王荣刚, 唐骋洲, 王振宇, 高文
【申请人】北京大学深圳研究生院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月26日