發(fā)布時(shí)間：2020-04-08 11:14

【摘要】：圖像作為信息的載體,在通信、交通、監(jiān)測(cè)、遙感、機(jī)器人等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,海量的圖像中,因?yàn)榕臄z環(huán)境因素造成的低照度圖像占了很大的比例。低照度圖像一般具有亮度比較低、細(xì)節(jié)不清晰、顏色失真嚴(yán)重、噪聲大等缺點(diǎn),其應(yīng)用價(jià)值大打折扣,因此研究低照度圖像增強(qiáng)具有重要的實(shí)踐意義。Retinex算法是基于人眼視覺系統(tǒng)感知物體亮度和顏色的模型,具有恒常性,并且可以做到亮度提升、細(xì)節(jié)增強(qiáng)和顏色保真的統(tǒng)一,對(duì)低照度提升比較全面。針對(duì)部分圖像在光照不均勻和過暗下出現(xiàn)的對(duì)比度低、細(xì)節(jié)不可見等問題,基于Retinex理論,提出了兩種算法。一種是多層融合和細(xì)節(jié)恢復(fù)圖像增強(qiáng)方法。將輸入圖像轉(zhuǎn)換至HSV空間,將V通道等價(jià)復(fù)制為三層:Retinex增強(qiáng)層、亮度增強(qiáng)層、細(xì)節(jié)突出層。在Retinex增強(qiáng)層中,利用加權(quán)引導(dǎo)濾波和形態(tài)學(xué)結(jié)合來消除光暈現(xiàn)象,并引入整體亮度和局部細(xì)節(jié)調(diào)節(jié)因子改進(jìn)單尺度Retinex模型達(dá)到提高圖像整體亮度、突出細(xì)節(jié)的效果;在亮度增強(qiáng)層,利用反三角函數(shù)性質(zhì),提出新的歸一化函數(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)了圖像的亮度;在細(xì)節(jié)突出層,采用人工蜂群算法優(yōu)化改進(jìn)了一種局部線性模型來突出圖像細(xì)節(jié)。根據(jù)Gamma校正特性和鄰域像素關(guān)系,提出細(xì)節(jié)恢復(fù)方案避免了三層融合后造成的部分細(xì)節(jié)模糊。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法無論主觀還是客觀上都能夠有效地提高圖像對(duì)比度和突出細(xì)節(jié)。另一種是改進(jìn)的多尺度Retinex算法圖像增強(qiáng)算法。將輸入圖像轉(zhuǎn)換至HSV空間,將V通道等價(jià)復(fù)制為兩層,記為Retinex增強(qiáng)層和細(xì)節(jié)恢復(fù)層。在Retinex增強(qiáng)層中,對(duì)V通道進(jìn)行三層不同尺度的高斯濾波,將濾波輸出結(jié)果的均值作為亮度估計(jì),并用整體亮度調(diào)節(jié)因子和局部細(xì)節(jié)調(diào)節(jié)因子改進(jìn)單尺度Retinex模型達(dá)到突出細(xì)節(jié)、提高亮度的效果。在細(xì)節(jié)恢復(fù)層中,對(duì)V通道采用三層不同尺度的高斯模糊,達(dá)到細(xì)節(jié)恢復(fù)增強(qiáng)的效果。將兩層結(jié)果按照多尺度方式融合,最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。結(jié)果表明該算法能有效地提高圖像對(duì)比度,且具有最小的亮度失真率。
【圖文】：

低照度環(huán)境通常指環(huán)境照度低于規(guī)定的照度正常條件，低照度圖像就是在一個(gè)低照度環(huán)境下采集到的圖像。在圖像處理領(lǐng)域，對(duì)于低照度環(huán)境目前還沒有公認(rèn)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。通常在攝影中，當(dāng)環(huán)境中光線照度低于水平 100 燭光每英尺稱為低照度環(huán)境[60]，，但在人們實(shí)際生活中，環(huán)境中的光線對(duì)物體的照明程度會(huì)受到很多其他因素的制約，例如空氣中有煙塵時(shí)，光會(huì)發(fā)生散射。所以，只要圖像采集設(shè)備采集的圖像開始出現(xiàn)噪聲、細(xì)節(jié)丟失以及顏色失真，就認(rèn)為其所處的環(huán)境為低照度環(huán)境。隨著成像技術(shù)逐漸成熟，成像設(shè)備增多，采集圖像不僅是專業(yè)攝影師利用專業(yè)設(shè)備在良好環(huán)境下進(jìn)行。越來越小、輕、便攜的攝像機(jī)、智能手機(jī)以及監(jiān)控走入尋常百姓生活中，人們可不分時(shí)間地點(diǎn)地采集圖像。由于圖像采集的隨意性，導(dǎo)致拍攝環(huán)境不能達(dá)到理想情況。圖像整體或者部分亮度偏低的原因有很多，例如設(shè)備在采集的時(shí)候，環(huán)境光線不充足，拍攝位置逆光，所處環(huán)境光照不均勻等

電大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 基本理論和相關(guān)方1) 人們所處的環(huán)境其實(shí)是沒有顏色的，人眼之所以感知環(huán)境中不同的和物質(zhì)的相互作用。比如我們平時(shí)看到的水是沒有顏色的，但是人卻有不同的顏色，那是水膜表面光的干涉現(xiàn)象。2) 每一顏色區(qū)域由以下固定波長(zhǎng)的三原色構(gòu)成：紅、綠、藍(lán)。3) 每個(gè)單位像素點(diǎn)的顏色由紅、綠、藍(lán)三原色決定。上面三個(gè)假設(shè)可知，人類視覺系統(tǒng)看到的物體的顏色由長(zhǎng)波、中波波形的反射能力決定。長(zhǎng)波對(duì)應(yīng)紅色。中波對(duì)應(yīng)綠色。短波對(duì)應(yīng)藍(lán)和光照的非均勻性對(duì)物體實(shí)際呈現(xiàn)在人眼視覺系統(tǒng)的顏色沒有影響。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP751

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本文編號(hào)：2619275