[发明专利]一种基于单尺度Retinex的快速实时图像增强方法

权利要求书

1.一种基于单尺度Retinex的快速实时图像增强方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：读取RGB彩色空间中待增强的彩色图像I，记该图像的数据大小为W×H×3，其中W和H都为正整数，分别表示彩色图像I的列数和行数，3表示图像的通道数；

步骤2：比较彩色图像I的尺寸W×H与设定的标准尺寸S_std的大小，如果W和H的乘积小于或等于S_std，则把彩色图像I作为后续处理的图像K(x,y)，并进入步骤3，否则按照下式对彩色图像I进行多次降采样，直至得到尺寸小于或等于S_std的图像K(x,y)后进入步骤3：

G′(i,j)=Σm=-22Σn=-22w(m,n)G(2i+m,2j+n),]]>

其中，G'(i,j)表示降采样后图像G'的第i行第j列的像素，G(2i+m,2j+n)表示降采样前图像G的第2i+m行第2j+n列的像素，且有0≤i≤H_G'-1，0≤j≤W_G'-1，其中H_G'为图像G'的行数，W_G'为图像G'的列数，w(m,n)为5×5大小且具有低通滤波特性的窗口函数，其表达式为：

ω(m,n)=12561464141624164624362464162416414641,]]>

图像K(x,y)中，x和y是自变量，x表示像素点在图像中的行坐标，y表示像素点在图像中的列坐标，0≤x≤H_k-1，0≤y≤W_k-1，且x和y均为正整数，H_k和W_k分别表示图像K(x,y)的行数和列数；

步骤3：将图像K(x,y)分解为三个分量，并将各分量的像素值转化为浮点数，结果记为K_R(x,y)、K_G(x,y)和K_B(x,y)，其中K_R(x,y)、K_G(x,y)和K_B(x,y)分别表示图像K(x,y)在RGB彩色空间中的红色色度分量、绿色色度分量和蓝色色度分量；

步骤4：根据下式对所述步骤3得到的图像K(x,y)的转化为浮点数的三个分量分别采用单尺度Retinex方法进行增强，得到反射分量f_α(x,y)：

f_α(x,y)＝k_α(x,y)-log(H(x,y)*K_α(x,y))

其中，K_α(x,y)为图像K(x,y)的某一分量，α表示分量类型，取R、G或B，k_α(x,y)为K_α(x,y)取对数后的结果，即k_α(x,y)＝log K_α(x,y)；f_α(x,y)为k_α(x,y)的反射分量，H(x,y)为高斯卷积函数，由下式表示：

H(x,y)=λ·e-(x2+y2)σ2]]>

其中，e为自然底数，σ表示尺度常量，取值设定在80至250之间，λ是满足下式条件的常量矩阵：

∫∫H(x,y)dxdy＝1；

步骤5：对所述步骤4中得到的反射分量f_α(x,y)取指数，得到反射图像F_α(x,y)：

Fα(x,y)=efα(x,y)]]>

然后将得到的反射图像F_α(x,y)的各分量F_R(x,y)，F_G(x,y)和F_B(x,y)组合得到增强的RGB图像F(x,y)；

步骤6：首先把RGB图像F(x,y)转化为HSI空间中的图像J(x,y)，其中H、S、I分别表示图像在HSI空间中的色调、饱和度和强度分量，转化公式如下：

H=θ,B≤G360-θB>G]]>

S=1-3R+G+B[min(R,G,B)]]]>

I=13(R+G+B)]]>

其中，θ=arccos{12[(R-G)+(R-B)][(R-G)2+(R-B)(G-B)]1/2},]]>

然后对所述强度分量I用直方图均衡化进一步增强得到增强后的强度分量I'，并把H、S、I'分量合成HSI空间中的图像，最后把该图像转化到RGB空间，记得到的RGB图像为P(x,y)；

步骤7：对图像P(x,y)采用双线性插值法进行插值，得到的大小为W×H×3的图像Q(x,y)作为最后的输出图像。

2.根据权利要求1所述的基于单尺度Retinex的快速实时图像增强方法，其特征在于，所述步骤2中，标准尺寸S_std的大小设定在以下范围内：

320×240×Lmax(W/H,H/W)≤Sstd≤340×260×Lmax(W/H,H/W)]]>

其中，L是图像增强时所用处理器的频率，max(W/H,H/W)表示取W/H和H/W两个值中较大的那个。