[发明专利]一种基于照度表面建模的彩色图像渐晕复原方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机图像处理领域，涉及一种彩色图像的渐晕复原方法。

背景技术

相机在远距离成像时，随着视场角的增大，能通过照相物镜成像的斜光束截面面积将逐渐减少，这会导致图像出现中间亮，边缘暗的现象，这就是渐晕现象。渐晕现象的存在会导致图像光照条件发生变化，使得目标检测、图像配准、图像融合等算法的准确率大大降低，必须予以消除，目前渐晕复原已经成为遥感图像处理、计算机视觉等领域的重要研究内容，具有重要的研究意义和实际应用价值。

获取正确的渐晕函数是实现图像渐晕复原的关键。传统图像渐晕复原方法通常是根据相关的光学和几何参数来计算渐晕函数，或事先通过相关实验确定渐晕函数，缺乏自适应性，在实际工程中难以实现。其中，1)传统的光学和几何复原方法具有严密的理论依据，能够获得准确的渐晕函数，但前提条件是必须了解相机的相关技术参数，以及拍摄时相机与目标的距离等相关信息，这在实际工程中往往很难实现。2)基于查表法(LUT)以及逐行扫描拟合的方法需要首先利用标准影像(如白纸上特定图案)进行实验，以获取影响渐晕系数的对照表，再利用对照表，通过逐行扫描对影像进行渐晕复原。该方法需要事先利用标准影像获取影像渐晕函数对照表，同时每次拍摄都必须满足相同的条件，这也在很大程度上限制了它在实际工程中的应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于照度表面建模的彩色图像渐晕复原方法，其目的是在没有任何光学、几何参数信息，同时也不需要事先利用模板进行相关实验的条件下，仅仅根据彩色渐晕图像本身照度分布，利用三维建模的方法获取其渐晕函数，从而实现图像渐晕现象的自动复原。

本发明提出的彩色图像渐晕复原方法，主要包括以下几个步骤：

一种基于照度表面建模的彩色图像渐晕复原方法，主要包括以下几个步骤：

1)将原始彩色渐晕图像f从RGB空间转换到HSI空间，得到H、S、I三个通道内的图像f_H，f_S，f_I；提取渐晕图像的前景和背景区域；

2)利用彩色图像分解技术，实现原始彩色渐晕图像结构和纹理的分解，获取其彩色结构图像f_u；将图像f_u转换到HSI空间，得到I通道结构图像I_u；在I_u图像的背景区域内，按照均匀性原则选取中心点；

3)计算任意两个中心点p_i，p_j之间的径向距离1≤i，j≤M，其中||·||代表欧氏距离，M代表中心点总数；

4)计算I通道结构图像I_u在各中心点p_i处的像素值I_i；根据公式计算参数c_i，1≤i≤M；设某个待建模点为(x，y)，计算待建模点(x，y)与各中心点p_i之间的径向距离d_i(x，y)，1≤i≤M，根据公式计算该点图像建模后的像素值；重复上述步骤，完成对所有待建模点的建模，获得建模后的曲面I′；

5)以建模获得的I′作为渐晕函数，利用其与原始图像f_I，以及正常照度表面f_I′三者之间的关系：f_I′＝f_I/I′，恢复I通道原始渐晕图像f_I的正常照度表面f_I′；利用恢复后的照度表面f_I′代替I通道原始渐晕图像f_I，H、S颜色通道内的原图像f_H，f_S不变，将图像从HIS空间转换到RGB空间，得到渐晕复原后的彩色图像。

本发明在对图像照度表面进行建模之前，首先利用彩色图像分解的方法提取出原彩色图像的结构信息，实现保边缘的平滑滤波，使图像照度表面满足整体平滑性的要求；此举可以有效降低求解矩阵的条件数，提高图像建模的准确性。通过对原始彩色渐晕图像照度表面进行建模，可以直接估计出图像的渐晕函数，进而实现图像渐晕现象的自动复原；由于本发明不需要任何光学，以及照片拍摄时的几何参数信息，也不需要事先利用模板进行相关实验，因此具有良好的自适应性，在实际工程中易于实现。

附图说明

图1为基于照度表面建模的彩色图像渐晕复原方法原理框图。