基于暗通道先验镜面高光图像增强方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强方法、装置及存储介质，方法包括：选取输入图像中最模糊的像素，采用移动窗口最小滤波器对像素的每个颜色通道进行滤波，获取颜色通道的最大值并作为大气光成分的估计值；在边界约束上计算局部像素的色差来构造加权函数，根据加权函数构造细化的场景透射率的目标函数；基于改进的引导滤波优化目标函数，基于优化后的透射率、大气光成分的估计值输出最终的图像；用对比度受限的自适应直方图均衡对最终的图像进行处理，并改进局部对比度增强镜面高光图像的局部细节。本发明专利技术有效的增强了图像的清晰度和颜色特征，并解决了图像中被高光遮挡的区域纹理信息丢失的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于暗通道先验镜面高光图像增强方法、装置及存储介质
本专利技术涉及图像增强技术，属于图像处理领域，尤其涉及一种基于暗通道先验镜面高光图像增强方法、装置及存储介质。
技术介绍
在计算机视觉领域中，大部分算法都假设物体表面是理想的漫反射表面，不考虑镜面反射的影响。而在现实世界中，镜面反射现象即高光现象是必然存在的，其中高光现象所表示的是光源的色度信息，在视觉效果上可以看作是物体的表面特征。图像中高光的存在往往会遮盖物体表面的纹理，损坏物体边缘的轮廓，改变物体表面的颜色，直接导致了物体表面局部区域的信息丢失。图像中的高光不仅会影响图像的质量，而且还给图像跟踪、景物分析、场景重建等应用研究带来了极大的干扰，因此增强图像中的高光区域就变得尤为重要。尽管目前大多数高光去除算法取得了一些成就，但还存在以下若干问题：第一、对输入图像有限制，输入图像需为特定场景中拍摄的镜面高光图像，应用场景较为单一；第二、针对在现实生活场景中随机拍摄的镜面高光图像，已有的算法并不能很好的去除图像中的高光分量，而且处理后的图像会出现信息丢失的问题，其普及性和实用性仍存在一定的局限性。
技术实现思路
针对现实场景中的镜面高光图像存在信息丢失的问题，本专利技术提供了一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强方法、装置及存储介质，通过本专利技术处理后的镜面高光图像，边缘对比度明显增强，而且较原图像能保留更多的细节特征，本专利技术有效的增强了图像的清晰度和颜色特征，并解决了图像中被高光遮挡的区域纹理信息丢失的问题，详见下文描述：第一方面，一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强方法，所述方法包括以下步骤：选取输入图像中最模糊的像素，采用移动窗口最小滤波器对像素的每个颜色通道进行滤波，获取颜色通道的最大值并作为大气光成分的估计值；在边界约束上计算局部像素的色差来构造加权函数，根据加权函数构造细化的场景透射率的目标函数；基于改进的引导滤波优化目标函数，基于优化后的透射率、大气光成分的估计值输出最终的图像；用对比度受限的自适应直方图均衡对最终的图像进行处理，并改进局部对比度增强镜面高光图像的局部细节。其中，所述在边界约束上计算局部像素的色差来构造加权函数具体为：在边界约束上引入加权范数l1正则化以此来构造加权函数。在一种实现方式中，所述基于改进的引导滤波优化目标函数具体为：根据窗口的线性系数、像素的局部方差的平均值获取窗口的代价函数使得输入图像与输出图像之间的差值最小化；根据线性回归分析得到线性系数的最优解；基于最优解在整幅图像内采取窗口操作，最后取均值获取最终的线性关系。在一种实现方式中，所述用对比度受限的自适应直方图均衡对最终的图像进行处理，并改进局部对比度增强镜面高光图像的局部细节具体为：将处理后的图像从RGB空间转为LAB颜色空间中，并提取亮度分量，采用CLAHE对亮度分量进行处理，A，B分量自适应；更新图像的亮度分量，最后将处理后的图像从LAB空间转换为RGB颜色空间。第二方面，一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强装置，所述装置包括：获取模块，用于选取输入图像中最模糊的像素，采用移动窗口最小滤波器对像素的每个颜色通道进行滤波，获取颜色通道的最大值并作为大气光成分的估计值；构造模块，用于在边界约束上计算局部像素的色差来构造加权函数，根据加权函数构造细化的场景透射率的目标函数；输出模块，用于基于改进的引导滤波优化目标函数，基于优化后的透射率、大气光成分的估计值输出最终的图像；处理及改进模块，用对比度受限的自适应直方图均衡对最终的图像进行处理，并改进局部对比度增强镜面高光图像的局部细节。在一种实现方式中，所述输出模块包括：最小化单元，用于根据窗口的线性系数、像素的局部方差的平均值获取窗口的代价函数使得输入图像与输出图像之间的差值最小化；获取单元，用于根据线性回归分析得到线性系数的最优解；基于最优解在整幅图像内采取窗口操作，最后取均值获取最终的线性关系；输出单元，用于基于优化后的透射率、大气光成分的估计值输出最终的图像。在一种实现方式中，所述处理及改进模块包括：转换及提取单元，用于将处理后的图像从RGB空间转为LAB颜色空间中，并提取亮度分量，采用CLAHE对亮度分量进行处理，A，B分量自适应；更新及转换单元，用于更新图像的亮度分量，最后将处理后的图像从LAB空间转换为RGB颜色空间。第三方面，一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强装置，所述装置包括：处理器和存储器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器调用存储器中存储的程序指令以使装置执行第一方面所述的方法步骤。第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时使所述处理器执行第一方面所述的方法步骤。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、本专利技术可以有效的增强现实生活场景中的镜面高光图像，具有一定的实际应用价值；2、经本专利技术处理后的图像能够很好的恢复镜面高光图像中被遮挡的局部信息，较原图像能保留更多的细节特征；3、采用本专利技术增强后的图像有效的提高了图像的对比度、清晰度和颜色特征，突显出边缘纹理等特征，达到良好的增强效果，满足了实际应用中的多种需要，扩展了应用性。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强方法的流程图；图2为本专利技术提供的一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强方法的另一流程图；图3为镜面高光图像的示意图；图4为对图3增强处理后的目标图像的示意图；图5为另一镜面高光图像的示意图；图6为对图5增强处理后的目标图像的示意图；图7为另一镜面高光图像的示意图；图8为对图7增强处理后的目标图像的示意图；图9为本专利技术提供的一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强装置的结构示意图；图10为输出模块的结构示意图；图11为处理及改进模块的结构示意图；图12为本专利技术提供的一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强装置的另一结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。参见图1，本专利技术实施例提出了一种基于暗通道先验的镜面高光图像增强方法，该方法包括以下步骤：步骤101：以暗通道先验算法为基础，获取大气散射模型，表示如下：I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))(1)其中，I(x)是观察到的强度，A为全局的光照分量，t(x)为场景透射率，0≤t(x)≤1，J(x)是场景辐射强度，式(1)右边的第一项J(x)t(x)为直接衰减项，第二项A(1-t(x))为大气光成分，其中模型的关键是从I(x)中恢复出J(x)，因此需要估计传输率t(x)和全局的大气光成分A。根据获取到的大气散射模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于暗通道先验镜面高光图像增强方法，其特征在于，所述方法包括：/n选取输入图像中最模糊的像素，采用移动窗口最小滤波器对像素的每个颜色通道进行滤波，获取颜色通道的最大值并作为大气光成分的估计值；/n在边界约束上计算局部像素的色差来构造加权函数，根据加权函数构造细化的场景透射率的目标函数；/n基于改进的引导滤波优化目标函数，基于优化后的透射率、大气光成分的估计值输出最终的图像；/n用对比度受限的自适应直方图均衡对最终的图像进行处理，并改进局部对比度以增强镜面高光图像的局部细节。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于暗通道先验镜面高光图像增强方法，其特征在于，所述方法包括：
选取输入图像中最模糊的像素，采用移动窗口最小滤波器对像素的每个颜色通道进行滤波，获取颜色通道的最大值并作为大气光成分的估计值；
在边界约束上计算局部像素的色差来构造加权函数，根据加权函数构造细化的场景透射率的目标函数；
基于改进的引导滤波优化目标函数，基于优化后的透射率、大气光成分的估计值输出最终的图像；
用对比度受限的自适应直方图均衡对最终的图像进行处理，并改进局部对比度以增强镜面高光图像的局部细节。


2.根据权利要求1所述的一种基于暗通道先验镜面高光图像增强方法，其特征在于，所述在边界约束上计算局部像素的色差来构造加权函数具体为：在边界约束上引入加权范数l1正则化以此来构造加权函数。


3.根据权利要求1所述的一种基于暗通道先验镜面高光图像增强方法，其特征在于，所述基于改进的引导滤波优化目标函数具体为：
根据窗口的线性系数、像素的局部方差的平均值获取窗口的代价函数使得输入图像与输出图像之间的差值最小化；
根据线性回归分析得到线性系数的最优解；
基于最优解在整幅图像内采取窗口操作，最后取均值获取最终的线性关系。


4.根据权利要求1所述的一种基于暗通道先验镜面高光图像增强方法，其特征在于，所述用对比度受限的自适应直方图均衡对最终的图像进行处理，并改进局部对比度以增强镜面高光图像的局部细节具体为：
将处理后的图像从RGB空间转为LAB颜色空间中，并提取亮度分量，采用CLAHE对亮度分量进行处理，A，B分量自适应；
更新图像的亮度分量，最后将处理后的图像从LAB空间转换为RGB颜色空间。


5.一种基于暗通道先验镜面高光图像增强装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于选取输入图像中最模糊的像素，采用移动窗口最小滤波器对像...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾振红，信业，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65