[发明专利]对彩色数字图像进行视觉立体感知增强的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理领域，具体涉及对彩色数字图像进行视觉立体感知增强的方法及系统。

背景技术

二十世纪中期以来，对人类视觉特性的研究取得了重要进展。视觉是人类了解世界的一种重要功能。视觉包括“视”和“觉”，称之视感觉和视知觉。视感觉主要是从分子的观点来理解人们对光(可见辐射)反应的基本性质(如亮度、颜色)，它主要涉及物理、化学等。视知觉主要论述人们从客观世界接受视觉刺激后如何反应及反应所采用的方式。它研究如何通过视觉形成人们关于外在世界空间的表象，所以兼有心理因素。视知觉是一个复杂过程，在很多情况下，只依靠光投射到视网膜上形成的视网膜图像和人们已知的眼或神经系统的机制还难以把全部知觉过程解释清楚。人们利用视觉所感知的客观事物具有多种特性，对它们形成的光刺激，人类的视觉系统会产生不同形式的反应，所以视知觉又被分成亮度知觉、颜色知觉、空间知觉等。研究已经确定了一些特性与刺激的物理量相关，如亮度依赖于光的强度，颜色依赖于光的波长；但也有些特性，如空间特性，还未完整得到与物理量的确定对应关系。

视觉感知特性研究发现，人们在观察图像时会同时将图像感知为一个平面的一部分和一个三维空间的一部分。这一基本的心理现象称为图像双重感知真实性(double perceptual reality of images)，是一种空间知觉特性。空间知觉的问题本质是深度感知的问题。人类没有专门用来感知距离的器官，对空间的感知常常不仅靠视力，还需要借助一些称为深度线索的外部条件和自身机体的内部条件来帮助判断物体的空间位置。这些线索包括非视觉性深度线索、双目深度线索和单目深度线索等。

人对空间场景的深度感知主要依靠非视觉性深度线索和双目视觉实现。双眼视差是产生立体知觉和深度知觉的主要原因之一。但目前对于已经由单镜头光学系统成像的二维图像，发现其中真实的双目视觉深度线索，并以单目深度线索的方式增强显示在图像中的努力尚在进行中。

人对空间场景的深度感知也可在一定程度依靠单目视觉实现。在单目视觉中刺激物本身的一些物理条件，在适当应用条件下也可以成为知觉深度和立体感的线索。这些线索中的部分是由成像光学系统特性产生的，如，景物大小和距离，线性透视等。另外由于成像环境光线的变化产生的视知觉，如，光亮与阴影分布，即明亮度物体显得近，灰暗的物体显得远；颜色分布，即蓝色物体显得远，红、黄色物体显得近；大气透视，即近处物体显得清楚，远处物体不清楚等。如能对这些线索进行量化和仿真计算，对二维图像增强景物之间深度(空间)感知和物体自身立体感知应该是很有帮助的，遗憾的是，此前对这些感知仅有定性的表述，还未与相关物理量建立对应关系，还不能直接指导彩色数字图像增强立体感的计算。

研究发现，增加图像的视觉感知清晰度可以在一定程度增强图像视觉感知立体感。一些计算机程序具有这种功能，典型如Adobe Photoshop CS4。在滤镜(Filter)的智能锐化(Smart Sharpen)选项，可以计算图像的每一像素与相邻像素的颜色差，并将差值的一部分用来改变自身的颜色值，达到增加图像清晰度的目的。在此选项中，可以设置相邻像素的范围(Radius)，颜色差值的利用比例(Amount)，锐化前对像素进行预处理的方式(Remove)，还可以对高光(Highlight)和暗调(Shadow)的渐隐量(Fade Amount)、色调宽度(Tonal Width)和范围(Radius)进行选择设置。业界普遍认为，该程序的锐化功能能够显著增强图像的清晰度。但是，对于增强图像视觉深度感知的目标而言，目前软件的版本还缺乏相应的功能。例如，程序目前以图像像素的RGB三原色数值计算像素间颜色差值，这种增强像素颜色的方法，会在提高颜色的视觉感知亮度的同时，相应降低视觉感知饱和度和偏移视觉感知色相，锐化强度越高这种方法造成的视觉感知色调偏差就越明显。因此，仅就增加图像清晰度的目的而言，目前的方法也是应该并且能够改进的。另外，相邻像素的选择方式，未能与锐化图像中的环境光线特性相关，因此，图像清晰度的改变不能与深度感知密切相关，这是非常可惜的。还有，对图像锐化前的柔化处理选项还过于简单，不能根据需要而选择图像中不同内容进行柔化模糊处理，由此，图像的柔化效果在一定条件下限制了清晰度提升的程度，并且不能与图像的深度感知相关，同样非常可惜。

发明内容

为了解决上述问题本发明的发明人提出并完成了本发明。

本发明的目的是提供对彩色数字图像进行视觉立体感知增强的方法。

本发明的再一目的是提供对彩色数字图像进行视觉立体感知增强的系统。