增强IHS‑Curvelet变换融合可见光和红外图像的汽车抗晕光方法技术

本发明专利技术涉及一种增强IHS‑Curvelet变换融合可见光和红外图像的汽车抗晕光方法，以解决夜间汽车晕光的问题。技术方案包括：采集夜间汽车前方路况的可见光和红外图像；对两种图像进行滤波去噪；以红外图像为参考图像，对可见光图像进行配准；将可见光图像转换到IHS色彩空间得到亮度I、色调H和饱和度S三个分量；亮度分量I和增强后红外图像Curvelet分解得到各自的高低频系数；采用设计的权值自动调节策略融合低频系数；采用模值取大策略融合高频系数；对融合后的高低频系数进行Curvelet重构得到新的亮度信号分量I′；I′与原始的色调H和饱和度S做IHS反变换得到最终的融合图像。本发明专利技术将高亮度的晕光信息剔除，有效提高了图像清晰度。

【技术实现步骤摘要】
增强IHS-Curvelet变换融合可见光和红外图像的汽车抗晕光方法
本专利技术属于汽车抗晕光
，主要涉及利用图像融合技术对可见光和红外相机夜间同步采集的图像进行处理
，具体涉及一种增强IHS-Curvelet变换融合可见光和红外图像的汽车抗晕光方法。
技术介绍
道路交通事故中，夜间时段是交通事故的高发期，夜间行车只占了行车时间的四分之一，但事故却占了交通总数的一半以上。夜间道路交通事故的原因，除了疲劳驾驶，另一个主要原因是滥用远光灯导致的驾驶员晕光现象。夜间行车时，若对面车辆开启远光灯，会使驾驶员感到非常刺眼，无法看清楚自己的行车路线及路边行人，这种晕光现象时常引起车毁人亡的悲剧发生。传统的抗晕光方法主要有物理格挡法、光偏振法、改进可见光图像传感器、红外夜视仪等方法。物理格挡法因受经济、城建规划等因素影响，一般只应用于高速公路和新建城市主干道，无法广泛应用。光偏振法是在机动车前大灯及前挡风玻璃上加装偏振片来消除晕光，如美国专利《Polarizationtypeanti-dazzledeviceformotorvehicles》，专利号为US3211047，但由于偏振片会削弱光照强度造成暗处信息观察困难，且要求对方车上同样安装有方向严格一致的偏振装置，因此没有得到普及。改进可见光图像传感器可以部分消除晕光效果，如中国专利《抗晕光面阵CCD图像传感器》，专利号为ZL200710018244.2，扩大了可见光图像传感器的动态范围，但无法彻底消除晕光现象。在汽车上配备的主动/被动红外夜视仪，红外图像无晕光，但分辨率低、清晰度欠佳，重要细节信息如：车牌号、车身颜色、交通信号灯颜色等无法获取，视觉效果不理想。结合红外图像没有晕光和可见光图像色彩细节信息丰富优点的图像融合抗晕光技术，为解决夜间行车的晕光问题提供了一种新途径，具有较好的应用前景。本专利技术的前期工作《基于YUV与小波变换的可见光与红外图像融合》以及《基于可见光和红外图像融合的汽车抗晕光方法》，对可见光和红外图像在不同色彩空间下结合小波变换进行融合，取得了较好的消除晕光效果，但也存在融合后图像整体较暗，特别是暗处细节信息缺失严重，而这恰恰是夜间晕光引起交通事故的重要原因，因此中国专利《红外与可见光图像融合的汽车抗晕光视频图像处理方法》，申请号为CN201610363585.2，该方法从消除晕光和规避碰撞物两个角度来解决夜间行车晕光引起的安全问题，提出了图像增强与图像融合相结合，先增强再融合的处理方法。首先通过对可见光图像做MSRCR增强，解决了夜间可见光图像亮度低、暗处信息不易获取的问题，对红外图像做MSR图像增强，提高了红外图像对比度，再采用YUV与小波变换结合的方式对增强后的可见光图像和红外图像进行融合，有效地消除了融合图像的晕光现象，并对图像的亮度和暗处细节信息有较大保留和提升。但上述方法中低频系数融合时采用了传统的加权平均融合策略，晕光信息仍参与图像融合过程，导致晕光现象仅能削弱、无法彻底消除；采用的小波变换存在不具有各向异性的缺陷，不能有效表达二维信号中的边缘、轮廓等细节信息，故融合图像的清晰度仍有待提高。因此，现有的图像融合抗晕光方法由于无法彻底消除晕光，导致图像晕光部位模糊不清，阻碍晕光部位信息的获取，同时较低的图像清晰度不利于对路边行人、马路边缘、车牌等细节的观察，驾驶员不能清楚地观察到车前方的路况，不能提前做出预判，因此难以消除安全隐患。本专利技术项目组对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，尚未发现与本专利技术密切相关和一样的报道或文献。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有图像融合抗晕光技术存在消除晕光不彻底，融合后图像清晰度低的缺点，提供一种能够彻底消除晕光，同时提高图像清晰度的可见光与红外视频图像融合的汽车抗晕光方法。为达到本专利技术的目的，本专利技术提供一种增强IHS-Curvelet变换融合可见光和红外图像的汽车抗晕光方法，包括有以下步骤：步骤1使用光轴平行的车载可见光和红外相机同时采集夜间汽车前方路况的可见光和红外图像；步骤2对可见光和红外图像进行滤波、配准等预处理操作，得到滤除了噪声、时间和空间一致性更高的预处理图像；步骤3对预处理后的可见光图像进行IHS正变换得到亮度I、色调H和饱和度S三个分量；步骤4把亮度信号分量I和预处理后的红外图像进行Curvelet分解得到各自的高低频系数；步骤5采用红外低频系数权值随可见光低频系数自动调节的策略融合低频系数：（1）构造红外低频系数权值和可见光低频系数的函数关系：(1)其中为红外低频系数的权值，为可见光低频系数，l的大小决定了在晕光与非晕光交界处变化的剧烈程度，简称为的临界变化率；m为低频系数矩阵中晕光与非晕光交界处的临界值，简称为晕光临界值；n为临界值处的红外低频系数权值，简称为临界红外权值，将l、m、n统称为晕光临界参数；（2）可见光与红外低频系数融合方法为：(2)其中、、分别为可见光、红外、融合图像的低频系数；步骤6采用模值取大的策略融合高频系数；步骤7对融合后的高低频系数进行Curvelet重构得到新的亮度分量；步骤8将新的亮度信号分量和原始的色调H、饱和度S分量进行IHS逆变换，得到最终融合图像。上述步骤5（1）中，l取值范围为，m取值范围为，n取值范围为。上述步骤5（1）中，l取2，m取3，n取0.75。与现有技术相比，本专利技术技术优势有：(1)本专利技术所设计的低频系数权值自动调节的融合策略，能够在低频系数融合时将高亮度的晕光信息剔除，从理论上保证了能够彻底地消除晕光现象，使驾驶员不再受远光灯的干扰，利用无晕光视频图像看清前方路况，做出正确的行车路线选择，这正是图像融合抗晕光技术所需要解决的核心问题，也是汽车抗晕光领域现有图像融合抗晕光方法所不具备的。(2)本专利技术采用IHS-Curvelet变换融合可见光与红外图像，利用Curvele支撑区间具有各向异性的特点，克服了现有方法中二维小波基不具有各向异性的缺陷，能更好地表达边缘、轮廓、纹理等细节信息，与IHS变换相结合完整保留了图像的色彩信息，避免了色彩失真，使得融合图像中的目标变得易于观察。(3)本专利技术结合图像晕光的特点对晕光临界参数进行了优选取值，所确定的晕光临界参数的优选取值保证了融合图像能彻底地消除晕光，最大程度地保留有用信息，达到最佳视觉效果。（4）采用本专利技术方法后，驾驶员能够清楚地观察到车前方的路况，可以提前做出预判，消除安全隐患，大大提高了驾驶的安全性。（5）本专利技术设计的权值自动调整的低频系数融合策略，能够将可见光的晕光信息剔除，避免其参与融合过程，能够彻底地消除融合图像的晕光现象，计算量少，容易实现。附图说明：图1是本专利技术的流程框图；图2红外低频系数权值与可见光低频系数的函数曲线；图3是采集的夜间汽车前方路况的可见光图像；图4是采集的夜间汽车前方路况的红外图像；图5是预处理后的可见光图像；图6是预处理后的红外图像；图7是可见光的亮度分量I；图8是新的亮度分量I′；图9是本专利技术算法最终融合图像；图10是IHS-小波变换算法融合图像；图11是低频系数加权平均的IHS-Curvelet变换算法融合图像。具体实施方式：下面将结合附图和实施例对本专利技术作详细地说明。针对现有的图像融合抗晕光方法消除晕光不彻底，导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强IHS‑Curvelet变换融合可见光和红外图像的汽车抗晕光方法，包括有以下步骤：步骤1使用光轴平行的车载可见光和红外相机同时采集夜间汽车前方路况的可见光和红外图像；步骤2对可见光和红外图像进行滤波、配准等预处理操作，得到滤除了噪声、时间和空间一致性更高的预处理图像；步骤3对预处理后的可见光图像进行IHS正变换得到亮度I、色调H和饱和度S三个分量；步骤4把亮度信号分量I和预处理后的红外图像进行Curvelet分解得到各自的高低频系数；步骤5采用红外低频系数权值随可见光低频系数自动调节的策略融合低频系数：（1）构造红外低频系数权值和可见光低频系数的函数关系：

【技术特征摘要】
1.一种增强IHS-Curvelet变换融合可见光和红外图像的汽车抗晕光方法，包括有以下步骤：步骤1使用光轴平行的车载可见光和红外相机同时采集夜间汽车前方路况的可见光和红外图像；步骤2对可见光和红外图像进行滤波、配准等预处理操作，得到滤除了噪声、时间和空间一致性更高的预处理图像；步骤3对预处理后的可见光图像进行IHS正变换得到亮度I、色调H和饱和度S三个分量；步骤4把亮度信号分量I和预处理后的红外图像进行Curvelet分解得到各自的高低频系数；步骤5采用红外低频系数权值随可见光低频系数自动调节的策略融合低频系数：（1）构造红外低频系数权值和可见光低频系数的函数关系：(1)其中为红外低频系数的权值，为可见光低频系数，l的大小决定了在晕光与非晕光交界处变化的剧烈程度，简称为的临界变化率；m为低频系数矩阵中晕光与非晕光...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭全民，王言，高嵩，田英侠，周芸，李代娣，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61