[发明专利]一种对比度不变的图像低亮度区域增强亮度的方法

说明书

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种对比度不变的图像低亮度区域增强亮度的方法。本发明通过计算和滤波得到图像的亮度分布图，从而构造非线性映射函数对图像进行灰度拉伸，能够在保持图像整体对比度和高亮度区域总亮度不变的前提下，提升低亮度区域的平均亮度。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种对比度不变的图像低亮度区域增强亮度的方法。

背景技术

图像的获取过程存在各种不确定因素，易导致其质量下降或退化，例如局部低亮、分辨率低等，这就需要利用图像增强技术，改善其视觉效果。图像增强是对图像进行分析的预处理环节，即将图像转换成更适合于人眼观察和机器分析识别的形式，以突出图像细节和对比度。

基于空域的直接增强算法，可对图像灰度进行处理，包括Gamma校正法、对比度拉伸法、直方图均衡化、小波变换法等。频域的处理方法以修改图像的傅里叶变换为基础，包括多尺度增强、小波增强和巴特沃斯高通滤波等。

更高级的图像增强则要利用到人眼的视觉特性，如建立在人类彩色恒常性现象上的Retinex理论的形式化，以及在此基础上得出的单尺度Retinex算法(Single ScaleRetinex，SSR)、多尺度Retinex算法(Multi-Scale Retinex，MSR)和多尺度彩色恢复Retinex算法(Multi-Scale Retinex with ColorRestoration，MSRCR)，这些方法可增强图像对比度，但计算复杂度高，图像颜色易失真。

此外最新研究的一种频域与空域相结合的图像增强算法，引入巴特沃斯高通滤波(Butterworth High Pass Filter，BHPF)的相关特性进行图像处理。设定一个非线性映射模型，按对数变换方法调整图像整体亮度水平，之后由双边滤波计算得到图像区域范围的平均亮度，并进行局部对比度增强，最后采用简单的线性方法恢复图像彩色信息。但是该方法改变了图像的对比度，并且无法对局部低亮度区域进行增强。

发明内容

本发明的目的是提供一种对比度不变的图像低亮度区域增强亮度的方法，用以解决现有技术不能对局部低亮度区域在保持对比度的前提下增强亮度的问题。

为实现上述目的，本发明的方案提供了一种对比度不变的图像低亮度区域增强亮度的方法，包括方法方案一，方法方案一包括以下步骤：

计算得到原始图像的亮度图像；

对所述亮度图像进行低通滤波处理得到亮度分布图；

根据所述亮度图像和所述亮度分布图构造非线性映射函数；

根据所述非线性映射函数对所述原始图像进行灰度拉伸，得到低亮度增强图像。

方法方案二，在方法方案一的基础上，所述非线性映射函数的公式为：

其中，Y_r′_/g/b(x,y)是所述原始图像上像素点经过所述灰度拉伸后的灰度值；Y_r/g/b(x,y)是所述原始图像上像素点的灰度值，Medium(x,y)是像素点Y_r/g/b(x,y)在所述亮度分布图上对应的灰度值，Y_min是所述亮度图像的最小灰度值，Y_avg是所述亮度图像的平均灰度值。

方法方案三、四，分别在方法方案一、二的基础上，所述低通滤波是均值滤波、高斯滤波或者中值滤波。

方法方案五、六，分别在方法方案三、四的基础上，所述灰度图像的灰度值计算公式是：

Y(x,y)＝max{r(x,y),g(x,y),b(x,y)}

其中，r(x,y),g(x,y),b(x,y)是原始图像的RGB三通道像素值。