图像增强方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种图像增强方法及系统，方法包括获取输入亮度值，并计算输入亮度值的对数平均值；基于Retinex图像增强算法处理输入图像，得到第一亮度增益值；根据输入亮度值的对数平均值，计算得到亮度增益控制因子；根据亮度增益控制因子和第一亮度增益值，计算得到第二亮度增益值；根据第二亮度增益值增强输入图像得到输出图像。本发明专利技术采用Retinex图像增强算法对输入图像进行增强，并且通过采用亮度增益控制因子，当图像亮度较低时，第一亮度增益值会被较大的压缩，当图像亮度较大时，第一亮度增益值被较小的压缩，这样就可以使暗的图像的亮度增益变小；实现了对输出图像的亮度进行有效控制，使输出图像的亮度既能得到提升，又能与真实环境相符合。

Image enhancement method and system

【技术实现步骤摘要】
图像增强方法及系统
本专利技术涉及数字图像处理
，尤其涉及一种基于Retinex图像增强算法的图像增强方法及系统。
技术介绍
视频采集过程受诸多因素影响，如夜间或者暗光拍摄条件下表现为光照不足、亮度偏低；光线遮挡使得形成的图像一部分明亮另一部分较暗，造成光照不均；反光或强光源使得获取的图像亮度分布不均匀，高亮区域细节模糊。光照不足或者光照不均一方面会造成图像主观效果不佳，难以满足人们视觉感官的需要，另一方面对于后续的图像处理比如模式识别、目标跟踪都会造成较大影响，因此需要采用图像增强技术对光照不均图像进行增强处理提高质量。图像增强技术指的是根据图像质量情况和不同的应用釆用信号处理技术手段达到增强局部或者整体特征的目的。针对光照不均匀图像的增强处理，常常采用的算法主要有：灰度变换方法、同态滤波方法、小波变换增强、基于Retinex理论的图像增强算法等。其中，Retinex图像增强算法具有颜色保真、细节增强和动态范围压缩等多个方面的优势，它常常与其他算法结合使用可以达到更好的增强效果。多尺度Retinex(MSR，Multi-ScaleRetinex)和带色彩恢复的MSR(MSRCR，Multi-ScalesRetinexwithColorRestoration)是其中得到广泛应用的两种方法，然而这两种算法对有多个光源的图像处理效果不好，且易产生光晕伪影。对于较暗的图像，输出图像亮度过高，虽然看起来更加清晰，但已经与现实场景不相符合；特别是图像质量较差时，输出的图像伴有噪声，出现块效应，效果变差。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种图像增强方法及系统，对输出亮度进行控制，使输出图像既能得到提升，又能与真实环境相符合。本专利技术实施例提供一种图像增强方法，包括如下步骤：获取输入图像中各个像素点的输入亮度值，并计算所述输入亮度值的对数平均值；基于Retinex图像增强算法处理所述输入图像，得到各个像素点的第一亮度增益值；根据所述输入亮度值的对数平均值，计算得到亮度增益控制因子，所述亮度增益控制因子与所述输入亮度值的对数平均值正相关；根据所述亮度增益控制因子和所述第一亮度增益值，计算得到各个像素点的第二亮度增益值；根据所述第二亮度增益值增强所述输入图像中的各个像素点，得到输出图像。可选地，根据如下公式计算得到各个像素点的第二亮度增益值：G′(x,y）＝(G(x,y))τ其中，τ为所述亮度增益控制因子，G(x,y)和G′(x,y)分别为像素点(x,y)的第一亮度增益值和第二亮度增益值。可选地，根据如下公式计算得到所述亮度增益控制因子：其中，为所述输入亮度值的对数平均值，τ为所述亮度增益控制因子，为第一预设控制值，且可选地，根据如下公式计算所述输入亮度值的对数平均值：其中，Lw(x,y)为像素点(x,y)的输入亮度值，为Lw的对数平均值，N为所述输入图像中的像素点总数量，δ为第二预设控制值，Lw(x,y)为像素点(x,y)的输入亮度值。可选地，基于Retinex图像增强算法处理所述输入图像，包括如下步骤：基于全局自适应算法处理所述输入图像，得到各个像素点的全局输出亮度值；基于局部自适应算法处理所述全局输出亮度值，得到各个像素点的输出亮度值；根据所述输出亮度值和输入亮度值，计算得到各个像素点的第一亮度增益值。可选地，所述基于全局自适应算法处理所述输入图像，包括如下步骤：根据如下公式计算各个像素点的全局输出亮度值：其中，Lg(x,y)为像素点(x,y)的全局输出亮度值，Lw(x,y)为像素点(x,y)的输入亮度值，Lwmax为Lw的最大值，为Lw的对数平均值。可选地，所述基于局部自适应算法处理所述全局输出亮度值，包括如下步骤：根据各个像素点的全局输出亮度值，计算引导滤波器的输出值；根据如下公式计算各个像素点的局部输出亮度值：Ll(x,y)＝log(Lg(x,y))-log(Hg(x,y))其中，Lg(x,y)为像素点(x,y)的全局输出亮度值，Hg(x,y)引导滤波器的输出值，Ll(x,y)为像素点(x,y)的局部输出亮度值；将所述局部输出亮度值作为所述各个像素点的输出亮度值。可选地，所述基于局部自适应算法处理所述全局输出亮度值，包括如下步骤：根据各个像素点的全局输出亮度值，计算引导滤波器的输出值；根据如下公式计算各个像素点的输出亮度值：其中，Lg(x,y)为像素点(x,y)的全局输出亮度值，Hg(x,y)引导滤波器的输出值，Lout(x,y)为像素点(x,y)的局部输出亮度值，α(x,y)为像素点(x,y)的对比度增强因子，β为自适应非线性偏移因子；且α(x,y)和β可分别由如下两个公式计算得到：其中，Lgmax为Lg的最大值，η为对比度控制参数，λ为非线性控制参数，为Lg的对数平均值；将所述局部输出亮度值作为所述各个像素点的输出亮度值。可选地，根据如下公式计算引导滤波器的输出值：其中，ξx,ξy为邻域像素坐标，ω(x,y)为在像素点(x,y)处一个半径为r局部矩形窗口，|ω|为在ω(x,y)内像素点的数量，a(ξx,ξy)和b(ξx,ξy)分别为线性系数，且可分别根据如下两个公式计算得到：b(ξx,ξy)＝μ(ξx,ξy)-a(ξx,ξy)μ(ξx,ξy)其中，μ(ξx,ξy)和σ2(ξx,ξy)分别为Lg在ω(ξx,ξy)内的均值和方差，μ2(ξx,ξy)为在ω(ξx,ξy)内的均值，ε为正则化参数。本专利技术实施例还提供一种图像增强系统，用于实现所述的图像增强方法，所述系统包括：输入亮度获取模块，用于获取输入图像中各个像素点的输入亮度值；亮度增益计算模块，用于：计算所述输入亮度值的对数平均值；基于Retinex图像增强算法处理所述输入图像，得到各个像素点的第一亮度增益值；亮度控制模块，用于：根据所述输入亮度值的对数平均值计算得到亮度增益控制因子，以及根据所述亮度增益控制因子计算得到各个像素点的第二亮度增益值；图像增强模块，用于根据所述第二亮度增益值增强所述输入图像中的各个像素点，得到输出图像。本专利技术所提供的图像增强方法具有下列优点：本专利技术采用Retinex图像增强算法对输入图像进行增强，并且通过采用亮度增益控制因子，当图像亮度较低时，第一亮度增益值会被较大的压缩，当图像亮度较大时，第一亮度增益值被较小的压缩，这样就可以使暗的图像的亮度增益变小；从而实现了对输出图像的亮度进行有效控制，使输出图像的亮度既能得到提升，又能与真实环境相符合。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1是本专利技术的图像增强方法的流程图；图2是本专利技术一实施例的计算第一亮度增益值的流程图；图3是本专利技术一实施例的图像增强方法的流程图；图4是本专利技术一实施例的图像增强系统的结构示意图；图5是本专利技术一实施例的亮度增益计算模块的结构示意图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。如图1所示，本专利技术提供了一种图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像增强方法，其特征在于，包括如下步骤：获取输入图像中各个像素点的输入亮度值，并计算所述输入亮度值的对数平均值；基于Retinex图像增强算法处理所述输入图像，得到各个像素点的第一亮度增益值；根据所述输入亮度值的对数平均值，计算得到亮度增益控制因子，所述亮度增益控制因子与所述输入亮度值的对数平均值正相关；根据所述亮度增益控制因子和所述第一亮度增益值，计算得到各个像素点的第二亮度增益值；根据所述第二亮度增益值增强所述输入图像中的各个像素点，得到输出图像。

【技术特征摘要】
1.一种图像增强方法，其特征在于，包括如下步骤：获取输入图像中各个像素点的输入亮度值，并计算所述输入亮度值的对数平均值；基于Retinex图像增强算法处理所述输入图像，得到各个像素点的第一亮度增益值；根据所述输入亮度值的对数平均值，计算得到亮度增益控制因子，所述亮度增益控制因子与所述输入亮度值的对数平均值正相关；根据所述亮度增益控制因子和所述第一亮度增益值，计算得到各个像素点的第二亮度增益值；根据所述第二亮度增益值增强所述输入图像中的各个像素点，得到输出图像。2.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，根据如下公式计算得到各个像素点的第二亮度增益值：G′(x，y)＝(G(x，y))τ其中，τ为所述亮度增益控制因子，G(x，y)和G′(x，y)分别为像素点(x，y)的第一亮度增益值和第二亮度增益值。3.根据权利要求2所述的图像增强方法，其特征在于，根据如下公式计算得到所述亮度增益控制因子：其中，为所述输入亮度值的对数平均值，τ为所述亮度增益控制因子，为第一预设控制值，且4.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，根据如下公式计算所述输入亮度值的对数平均值：其中，Lw(x，y)为像素点(x，y)的输入亮度值，为Lw的对数平均值，N为所述输入图像中的像素点总数量，δ为第二预设控制值，Lw(x，y)为像素点(x，y)的输入亮度值。5.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，基于Retinex图像增强算法处理所述输入图像，包括如下步骤：基于全局自适应算法处理所述输入图像，得到各个像素点的全局输出亮度值；基于局部自适应算法处理所述全局输出亮度值，得到各个像素点的输出亮度值；根据所述输出亮度值和输入亮度值，计算得到各个像素点的第一亮度增益值。6.根据权利要求5所述的图像增强方法，其特征在于，所述基于全局自适应算法处理所述输入图像，包括如下步骤：根据如下公式计算各个像素点的全局输出亮度值：其中，Lg(x，y)为像素点(x，y)的全局输出亮度值，Lw(x，y)为像素点(x，y)的输入亮度值，Lwmax为Lw的最大值，为Lw的对数平均值。7.根据权利要求5所述的图像增强方法，其特征在于，所述基于局部自适应算法处理所述全局输出亮度值，包括如下步骤：根据各个像素点的全局输出亮度值，计算引导滤波器的输出值；根据如下公式计算各个像素点的局部输出亮度值：Ll(x，y)＝log(Lg(x，y))-log(Hg(x，y))其中，Lg(x，y)为像素点(x，y)的全局输出亮度值，Hg(x，y)引导滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟国庆，汤峰峰，章勇，曹李军，陈卫东，
申请(专利权)人：苏州科达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32