【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，属于计算机视觉领域。
技术介绍
1、自2006年胶囊内窥镜商业化以来，低照度的胶囊内窥镜微光图像增强问题一直是一个活跃的研究课题。对低照度图像增强通常做法是设计合适的滤波技术和灰度处理函数，从而提高图像的亮度。现有基于图像增强解决低照度图像问题的方法中，基于直方图均衡化(histogram equalization，he)、伽马校正(gamma correction，gc)和retinex理论是被广泛认可的几类方法。he的核心思想是通过调整弱光图像的直方图分布来进行图像增强，但如果图像的直方图中存在峰值，则会过度增强亮度，进而使饱和度与亮度失衡导致图像细节丢失。gc图像增强方法虽然计算成本较低，并且擅长于对明亮图像的处理。然而，手动设置合适的伽马值达到理想的效果非常不易，并且对在整体偏暗场景下的图像进行增强时，常常无法很好地增强图像的整体亮度。retinex理论通过高斯平滑函数将图像分解为反射和光照分量，并利用动态范围压缩和颜色恒常性的特性，有利于细节增强，但是它会过度增加黑暗区域的噪点，导致图像的噪声被过度放大，同时也会出现饱和度与亮度失衡的问题。近年来，尽管专门针对wce图像增强方法取得了一系列的成果，但普遍存在的问题是，这些方法在对wce微光图像增强时并不能在亮度与饱和度之间得到权衡，特别是过亮的增强导致图像局部细节丢失已成为一个难题。
技术实现思路
1、为了在无线胶囊内窥镜低照度图像上实现好的亮度增强效果，同时平衡亮
2、步骤1：获取待增强图像，将所述待增强图像从rgb色彩空间转换到hsv空间；
3、步骤2：采用多尺度快速引导滤波函数对图像的v分量进行光照分量提取；
4、步骤3：采用otsu法从所述步骤2得到的光照分量图像上取otsu阈值作为亮度增强函数参数t的值；
5、步骤4：基于所述亮度增强函数参数t和weber-fechner理论通过图像灰度信息和参数拟合出所述亮度增强函数；
6、步骤5：在图像的s分量进行操作实现对图像的饱和度调整，使用harr小波函数作为基础函数，对在低频分量图像上进行饱和度调整，在高频图像上进行细节拉伸；
7、步骤6：将增强后的v分量图像、s分量图像和原h分量图像进行通道合并，然后转换到rgb色彩空间得到最后的增强图像。
8、可选的，所述步骤4中的图像增强函数为：
9、
10、其中，iout(x,y)为输出图像在点(x,y)处的灰度值，iv(x,y)为v图像在点(x,y)的灰度值，imsg(x,y)为多尺度快速引导滤波的输出图像在(x,y)点处的灰度值，δ为比例因子，w1和w2为权重。
11、可选的，所述步骤2中的多尺度快速引导滤波设置为：
12、
13、其中，imsg表示多尺度快速引导滤波的输出图像，为多尺度快速引导滤波函数提取的光照分量的权重系数，n是使用的尺度数，fgif()表示快速引导滤波器操作，iv代表输入的初始v图像，p为一个引导图像，它由输入图像v组成；r和eps为两个控制滤波结果平滑度的参数。
14、可选的，所述步骤1中色彩空间转换公式为：
15、
16、
17、v＝max(r,g,b)
18、其中，max(r,g,b)和min(r,g,b)分别为r、g、b中的最大值和最小值。
19、可选的，所述步骤5中进行饱和度调整公式：
20、i′lf(x,y)＝ilf(x,y)-τ
21、其中，ilf(x,y)为低频信息图像在(x,y)处的灰度值，τ为亮度差异参数，由v分量增强前后的平均灰度值mean决定：
22、τ＝η(mean(vout)-mean(v))
23、其中，mean(vout)代表增强后的v分量平均灰度值，mean(v)代表增强前的平均灰度值，η为比例系数。
24、可选的，所述比例因子δ＝0.7，权重w1＝w2＝0.5。
25、可选的，所述控制滤波结果平滑度的参数r和eps设置为9和0.04。
26、可选的，所述比例系数η＝0.8。
27、本专利技术的第二个目的在于提供一种面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强系统，包括：
28、图像获取模块，用于获取待增强的低照度图像；
29、图像转换模块，用于将所述待增强的低照度图像从rgb色彩空间转换到hsv空间；
30、亮度增强模块，用于采用权利要求1-8任一项所述的亮度增强函数对待增强图像的v分量进行增强；
31、饱和度调整模块，利用harr小波函数作为基础函数，对在低频分量图像上进行饱和度调整，在高频图像上进行细节拉伸；
32、通道合并模块，用于将增强后的v分量、s分量与原始h分量进行通道合并；
33、输出展示模块，用于将通道合并后的hsv空间图像转换成rgb色彩空间图像并输出。
34、本专利技术的第三个目的在于提供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可执行指令，所述述计算机可执行指令被处理器执行时实现上述任一项所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法。
35、本专利技术有益效果是：
36、本专利技术设计了一种基于weber-fechner理论的图像增强函数，首先利用多尺度快速引导滤波获得图像的光照分量，然后使用otsu法根据光照分量的灰度信息设置函数参数，最后基于weber-fechner理论通过图像灰度信息和参数拟合出图像增强函数，可以自然地放大图像亮度。
37、本专利技术提出了一种亮度和饱和度的平衡方法。该方法基于小波变换，并根据增强前后的图像v分量的平均灰度变化，设置了亮度差异系数，实现了基于亮度增强进行饱和度调整和细节增强处理过程，从而获得了对wce图像的明亮区域细节和暗区域细节的平衡。
38、在本专利技术的一种实施方式中，首先基于hsv色彩空间，使用多尺度快速引导滤波估计光照分量，然后设计了基于weber-fechner定律的亮度增强函数对v分量图像实现亮度增强，其次，使用otsu法根据图像灰度确定函数参数，在s分量图像上使用小波变换结合增强前后的亮度差异系数对图像的饱和度进行调整，实现细节的增强。最后，基于合并通道并转换到rgb色彩空间实现图像的整体增强。
39、实验结果表明，本专利技术方法在图像增强的量化评价指标均值(mean)、标准差(standard deviation，std)、信息熵(information entropy，ie)和图像质量评价(naturalimage quality evaluator，niqe)上，与已有的传统方法相比均有提升；此外，增强后的图像在特征提取和特征匹配上，验证的效果在数量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述步骤4中的图像增强函数为：
3.根据权利要求2所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述步骤2中的多尺度快速引导滤波设置为：
4.根据权利要求1所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述步骤5中进行饱和度调整公式：
6.根据权利要求2所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述比例因子δ＝0.7，权重w1＝w2＝0.5。
7.根据权利要求3所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述控制滤波结果平滑度的参数r和eps设置为9和0.04。
8.一种面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强系统，其特征在于，所述系统包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计
...【技术特征摘要】
1.一种面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述步骤4中的图像增强函数为：
3.根据权利要求2所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述步骤2中的多尺度快速引导滤波设置为：
4.根据权利要求1所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的面向无线胶囊内窥镜的低照度图像增强方法，其特征在于，所述步骤5中进行饱和度调整公式：
6.根据权利...
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