一种基于颜色恒常性的彩色图像增强方法技术

本发明专利技术涉及一种基于颜色恒常性的彩色图像增强方法，包括首先利用二次函数，根据彩色图像的亮度均值自适应地计算每个像素的亮度增益；然后计算颜色增益和比例参数，在加强亮度增益效果的同时，提高了色彩鲜艳度；然后提取边缘细节信息，计算平移参数，对增强后的图像进行边缘恢复，最后利用比例参数和平移参数计算得到最终的彩色增强图像。本发明专利技术在保证颜色恒常性的同时，有效提升了对比度和亮度，保持了良好的细节完整性，对各种光照下的图像均能取得较好的增强效果，具有较好的普适性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像增强
，涉及。
技术介绍
彩色图像增强技术有助于提高人们的视觉感受，便于图像的理解与分析，因此有着非常重要的意义。人的视觉具有颜色恒常性，能够在一定程度上排除光照条件对颜色的影响， 正确地还原物体本身的固有颜色。由于要保持某些颜色信息不变，传统的灰度图像增强技术等不适合直接应用于彩色图像。Land等人研究了颜色恒常现象，提出了 Retinex模型，Jobson等人在此基础上发展了单尺度Retinex (SSR)、多尺度Retinex (MSR)和多尺度Retinex彩色恢复(MSRCR)方法，成功应用于图像增强，这类方法试图从颜色刺激着手，可以改善颜色恒常性，压缩图像动态范围，提高对比度，但是将颜色信息和亮度信息进行了混合处理，在符合人眼感知特性的前提下改变了色调，出现了不同程度的彩色失真。另一类保持颜色恒常性的方法是在色彩空间模型中通过保持色调(决定了颜色值的分量)不变来保证没有颜色偏移。彩色数字图像可用多种色彩空间模型来表达，常用的是RGB模型，但是由于这三个颜色分量高度相关，且是一种不均勻的色彩空间，因此不能保证颜色恒常。将RGB空间向色度空间转换后，即可基本消除颜色分量的相关性。常用的是 IHS、HSV等色彩空间，其中H表示色调，S表示饱和度，I或V表示亮度，增强过程中均保证 H不变，调整S、I或V，从而达到颜色恒常的目的。这类方法由于需要进行色彩空间转换， 因此比较耗时，不利于对图像进行实时性增强。同时S分量也受到了调整，但是，S分量是颜色信息的一个重要属性，应该尽量保证在增强过程中保持不变。因此，本领域亟待提出颜色恒常性效果更优的彩色图像增强技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺点和不足，提供，通过二次函数自适应地计算出亮度增益曲面进行颜色恒常性增强，然后通过B3样条函数进行边缘恢复，具有较好的普适性，在保证颜色恒常性的同时，有效提升对比度和亮度，保持良好的细节完整性，提供的方法能适用于各种光照下的图像增强领域。本专利技术所采用的技术方案是，包括以下步骤步骤a，输入原始彩色图像，将原始彩色图像转化为亮度图像，计算亮度图像的均值 ν ,根据均值《ν采用自适应二次函数计算每个像素点的亮度增益初始值Λ ； 所述自适应二次函数定义为以下公式y = n ^2 (χ -127,5) +(255 -腳) 当前像素点的亮度增益初始值;i按以下公式求取O,X=O2= 1 ν J mvt=ν ^ΤΨ(χ—127·为 + (255—腳)“,叉>0其中，mv为亮度图像的均值，χ为当前像素点的原始颜色灰度值足中最大值} 为以、力输入的自适应二次函数输出值；步骤b，根据每个像素点的原始颜色灰度值足as之间的相关性，采用映射函数计算每个像素点的颜色增益gd ，将所得每个像素点的颜色增益与步骤a中所得相应的亮度增益初始值Λ分别相乘，作为每个像素点的比例参数α步骤c，提取每个像素点的边缘细节特征作为该像素的平移参数卢； 步骤d，对于原始彩色图像的每个像素点，根据该像素的比例参数α、原始颜色灰度值 Λ，σ,B和平移参数β,按以下公式得到增强颜色灰度值R\a\B\'Ri^ axR + β ‘G'^axG+β B' = αχΒ + β根据所得每个像素点的增强颜色灰度值R \ f输出增强图像。而且，步骤b中，颜色增益的定义为以下公式gain = /(—) sum其中，； 为当前像素点的原始颜色灰度值足G^中最大值，sum = R+G + B , /0为映射函数；映射函数/0取对数函数，颜色增益织w根据以下公式计算，χgain = log(l +-xg)sum +1其中力颅色增益常数。而且，步骤c中，提取每个像素点的边缘特征实现方式为，选用B3样条卷积核与步骤a中所得的亮度图像进行卷积，将亮度图像减去卷积的结果作为原始彩色图像的边缘细节特征。本专利技术提供的技术方案的有益效果为在基于色彩空间的颜色恒常性增强过程中除了保持色调不变外，也尽量减少了饱和度的改变，同时也减少了传统方法中进行色彩空间转换的时间消耗，能自适应地调整图像的亮度增益，提高了色彩鲜艳度，对图像进行了边缘回复，减少了细节损失，在保证颜色恒常性的同时，有效提升了对比度和亮度，保持了良好的细节完整性，对各种光照下的图像均能取得较好的增强效果，具有较好的普适性。附图说明图1为本专利技术实施例的流程图。具体实施例方式本专利技术的技术方案可采用计算机软件技术自动进行流程。为了更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术的实施例是对 Simon Fraser University (SFU)图像库中的彩色图像进行增强，参照图1，本专利技术实施例的流程包括如下步骤步骤a 计算亮度增益初始值，亮度增益初始值用于进行亮度增强。为计算比例参数先将原始彩色图像转化为亮度图像，设原始彩色图像中某一像素点为当前像素点，当前像素点在亮度图像中的相应亮度值通过以下公式求取I = (R + G + B)f3(ι)其中，/表示亮度图像中当前像素点的灰度值，足as是当前像素点的原始颜色灰度值，即分别表示原始彩色图像中当前像素点在红色通道、绿色通道、蓝色通道的原始颜色灰度值。亮度图像的均值反映了人眼对图像的总体感受，计算亮度图像的均值·为膽,_(2)其中，《_ (.)是计算亮度图像均值的函数，是亮度图像所有像素点灰度值的总和与亮度图像像素总数的商。采用自适应二次函数对亮度图像进行非线性变换，实施例的自适应二次函数定义为、 rm / =-27.5)2+(255—聊)(3)“ 127.5'“其中为亮度图像的均值，易知当χ = O或者χ= 35时7取得最大值255，因此变换后的灰度值不会因为超过255而溢出，Ji为以χ为输入的自适应二次函数输出值。则图像中某一像素点处的亮度增益初始值定义为“O,X=O^= 1 ν J mv；(4)其中ζ = max(足O,约，即当前像素点的原始颜色灰度值足G,S中最大值。按照下式对可以原始彩色图像进行亮度增强 'M11 = AxM< G11 = ZxG(5)B11 = χ B其中F1、G11、β\分别为当前像素点的原始颜色灰度值足的亮度增强结果。步骤b 计算比例参数，比例参数用于进行色彩增强。尽管可以通过步骤a所得亮度增益初始值对图像进行增强，如式(5)所述结果。但研究中发现增强的力度往往不够，尤其是当图像的均值非常低时，增强的效果并不尽如人意。这是因为计算某个像素点的亮度增益时，只考虑了原始颜色灰度值足中的最大值，而没有考虑原始颜色灰度值足Gi S之间的相关性，这种相关性可以用下面的比例关系来描述P=、 \ Γ(6) R+G + B其中·为原始颜色灰度值足中的任意一个，该比例关系表示了该像素点的颜色信息，因此本专利技术引入的颜色增益与此比例P有关，用于动态调整亮度增益初始值Λ。颜色增益的定义为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于颜色恒常性的彩色图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤步骤a，输入原始彩色图像，将原始彩色图像转化为亮度图像，计算亮度图像的均值 ν ,根据均值《ν采用自适应二次函数计算每个像素点的亮度增益初始值；1 ； 所述自适应二次函数定义为以下公式2.根据权利要求1所述的基于颜色恒常性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，邵振峰，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：