[发明专利]基于小波分解和双边滤波的低光度图像对融合方法

说明书

本发明公开了一种基于小波分解和双边滤波的低光度图像对融合方法。在低光度条件下拍摄获得短曝光和长曝光两张图像，为获得一张高质量图像，本发明选取短曝光图像作为参考图，利用全局直方图匹配调整亮度和色彩，同时长曝光图像向短曝光图像配准对齐。配准后的两张图像分别进行小波分解，对短曝光图像的低频次带进行双边滤波，高频次带进行硬阈值滤波达到降低噪声的效果，随后根据次带强度差值计算每层次带的融合权重图，依据融合权重图对短曝光图像各层次带和长曝光图像各层次带进行次带重构，最终小波合成重构的次带得到结果图像。本发明方法即保持了短曝光图像的边缘锐度又保留了长曝光图像的亮度与色彩，且有效抑制了噪声。

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，涉及一种基于小波分解和双边滤波的低光度图像对融合方法。

背景技术

当在低光度条件下拍照时，由于光线不足，拍摄所得的图像经常包含大量噪声，且色彩暗淡，对比度较低，我们通过延长曝光时间可以获得色彩丰富且噪声较低的图像，但由于曝光时间较长，所摄物体的移动往往引起图像的局部模糊。图像示例如图1所示。我们希望通过适当融合得到一张质量较好的图像，使得结果图像中即保持短曝光图像的边缘锐度，又拥有长曝光图像的色彩与亮度并降低噪声。传统多帧曝光图像的高动态去鬼影融合技术往往需要多张连拍图像，且不考虑去噪问题。当输入图像只有长短曝光两张图像时，这类传统方法由于信息不足，容易出现鬼影及噪声遗留问题。

发明内容

本发明的目的是通过将小波分解与多尺度双边滤波结合，在抑制噪声和鬼影的同时重建图像，使得结果图像中即保持短曝光图像的边缘锐度，又拥有长曝光图像的色彩与亮度并降低噪声。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：一种基于小波分解和双边滤波的低光度图像对融合方法，该方法包括以下步骤：

1.对输入图像进行小波分解与多尺度双边滤波，包括以下步骤：

1-1首先对短曝光图像进行直方图匹配生成图像I_h，然后参照直方图匹配后的短曝光图像对长曝光图像进行配准对齐生成图像I_r；

1-2对步骤1-1处理后的两张图像I_h、I_r分别进行小波分解，生成相应的短曝光图像次带集和长曝光图像次带集

1-3估计步骤1-2获得的短曝光图像次带集的噪声方差，公式为：

其中，σ_L为第L层次带的噪声估计方差，median()表示取中值操作，HH_L表示小波分解第L层的高频细节层，C₁为常数参量，C₁的大小决定估计的噪声方差的大小，C₁越大得到的去噪图像越平滑，一般取值范围为2到4。

1-4为降低短曝光图像中噪声对后续鬼影检测的干扰，对步骤1-2获得的短曝光图像次带集的低频次带进行双边滤波，公式为：

其中，表示短曝光图像次带集第L层的的低频次带，表示双边滤波后的低频次带，C为归一化函数，σ_d为滤波窗口参数，σ_L为第L层次带的噪声估计方差，N表示定义域，x,y,k,l表示像素位置坐标。

对步骤1-2获得的短曝光图像次带集的高频次带集进行硬阈值滤波，公式为：

其中，表示步骤1-2获得的短曝光图像的第i个高频次带，表示降噪滤波后的短曝光图像的第i个高频次带，σ_L为第L层次带的噪声估计方差。