[发明专利]基于相似场景的低照度监控图像增强方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种低照度监控图像增强方法，属于图像增强技术领域。具体而言，基于本发明方法可以提高低照度监控图像的清晰度和对比度，从而更易于辨识监控图像中的信息。

背景技术

现代社会是一个人口密集，行为高度复杂的社会，视频监控作为人类视觉的延伸，在人类社会的方方面面起到了十分重要的作用。

在视频监控的实际应用中，视频监控场景的光照条件很难一直保持良好，可能需要在雨天、雾天、夜间等情况下对感兴趣场景完成监控任务。在这种低照度环境下，视频监控图像的清晰度下降，难以分辨目标或从中获得所需要的信息。因此，如何在低照度环境下提高监控图像的清晰度成为亟待解决的问题。

目前提高低照度监控图像清晰度的常用方法有两类：一类方法是先将低照度图像从RGB色彩模式转化到HSI色彩模式，然后在保持H（色调）不变的情况下，增强I（亮度），例如对亮度分量做直方图均衡。该类方法的模式转化过程的计算复杂且耗时，并且处理后的图像往往存在色彩失真。另一类方法是分别对RGB分量通过某种算法进行相同的变换，该方法能有效避免图像的色彩失真，但是存在算法复杂，计算量大，图像增强效果的清晰度不好的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明以相似场景的图像作为参考图像，提出了一种基于相似场景的对低照度监控图像增强方法，该方法避免了传统低照度图像增强方法仅对图像本身进行处理而导致的图像失真问题，并且处理过程具有普适性，降低了计算复杂度，还能有效提高低照度监控图像的清晰度。

本发明方法的理论基础和思路如下：

对于彩色图像，以红、绿、蓝为三基色的RGB色彩模式是最常用的一种颜色表示模式。在RGB色彩模式中，像素的RGB分量各有一个0～255范围内的强度值，整幅图像中像素强度值的分布情况可用R、G、B三个分量的直方图来表示。通常情况下，通过直方图匹配的方法，可以使低照度图像的直方图近似于良好光照下相似场景图像的直方图，从而使两幅图像具有类似的色调和亮度，达到低照度图像增强的效果。

基于上述想法，本发明设计了一种基于相似场景的低照度监控图像增强方法，具体来说，即以良好光照下的相似场景的图像作为参考图像，以参考图像RGB三个分量的直方图为标准，让低照度图像RGB分量的三个直方图分别匹配参考图像的直方图。进一步来说，可以获取良好光照下，与低照度监控图像场景相似的多幅图像，并建立图像库，从中选择最合适的图像作为参考图像，在一次图像增强结束后，以得到的结果图像为标准再次在图像库中搜索参考图像，再次增强，通过迭代的方法不断提高低照度监控图像的清晰度，最终得到增强后的低照度监控图像。

本发明的技术方案如下：

一种基于相似场景的低照度监控图像增强方法，用于提高视频监控中低照度图像的清晰度，包括步骤：

步骤1、获取与低照度监控图像场景相似的高照度图像构建相似场景图像库，且图像库中的图像与低照度监控图像大小相同；

步骤2、对低照度监控图像进行预处理以提高图像质量；

步骤3、在相似场景图像库中搜索与待增强的低照度监控图像最相似的图像作为参考图像，所述的与待增强的低照度监控图像最相似的图像为：相似场景图像库中与待增强的低照度监控图像的像素差值和SAD最小的图像；

步骤4、采用直方图匹配的方法，让待增强的低照度监控图像RGB分量的直方图分别与参考图像RGB分量的直方图匹配以增强低照度监控图像。

步骤1中获取与低照度监控图像场景相似的高照度图像，应在良好光照条件下，一次拍摄至少10幅与低照度监控图像场景相似的图像，以保证所拍摄的各图像光照条件基本相同。

步骤2中对低照度监控图像进行的预处理包括消除噪声、增强图像对比度。

步骤3中是以像素差值和SAD作为图像的相似度量，所述的像素差值和SAD具体为：