[发明专利]一种图像增强方法及系统

权利要求书

1.一种图像增强方法，其特征在于，包括：

S11：对输入图像I进行超分辨率，得到图像I'，然后对图像I'进行平稳小波变换，得到低通子带L；

S12：对输入图像I进行平稳小波变换得到细节子带H_h、H_v与H_d，然后对细节子带H_h、H_v与H_d分别进行增强，接着对增强后的细节子带H_h、H_v与H_d进行超分辨率；

S13：将所述低通子带L以及超分辨率后的细节子带H_h、H_v与H_d进行逆平稳小波变换得到增强后的图像

其中，所述S11与S12不分先后顺序；

所述S11中的超分辨率具体包括：

S111：将输入图像I扩展到目标分辨率，记为Y；

S112：利用第一层卷积层的卷积核，提取Y中的块，并转换成一组高维向量，每个维度代表一种特征映射；

S113：将所述S112中得到的高维向量通过第二卷积层映射成另一具有高分辨率图像特征的高维向量，得到高分辨率块对应的特征向量；

S114：利用第三层卷积层合成所述S113中得到的高维向量，生成一个高分辨率图像I'，并计算损失函数；

所述S12中的对细节子带H_h、H_v与H_d分别进行增强包括：对细节子带H_h、H_v与H_d分别进行对比度增强，然后再进行非线性增强；

所述S12中的对比度增强为CLAHE对比度增强，公式分别为：

其中，v＝2.5s/t·M，s是变换域中的系数幅度，M是最大系数幅度的大小，t·M表示大于阈值的系数将被线性放大的阈值，参数b，c，t均为增强参数，分别调节最大增益点的高度、出现位置以及曲线整体斜率；

所述S12中的非线性增强的具体公式为：

其中，v＝2.5s/t·M，s是变换域中的系数幅度，M是最大系数幅度的大小，t·M表示大于阈值的系数将被线性放大的阈值，参数b，c，t均为增强参数，分别调节最大增益点的高度、出现位置以及曲线整体斜率。

2.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，所述S11中的超分辨率和/或所述S12中的超分辨率为基于FSRCNN深度卷积网络的超分辨率。

3.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，所述第一层卷积层的卷积核数量为64个，第二卷积层的卷积核数量为32个，第三层卷积层的卷积核数量为1个；或者，

第一卷积层的卷积核数量为128个，第二卷积层的卷积核数量为64个，第三层卷积层的卷积核数量为1个。

4.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，所述S114中的损失函数为均方误差。

5.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，所述第一层卷积层对应的公式为：

F₁(Y)＝max(0,W₁*Y+B₁)；

所述第二卷积层对应的公式为：

F₂(Y)＝max(0,W₂*F₁(Y)+B₂)；

所述第三层卷积层对应的公式为：

F₃(Y)＝W₂*F₂(Y)+B₃；

其中，W₁表示第一层卷积层的卷积核，B₁表示第一层卷积层的增益，W₂表示第二卷积层的卷积核，B₂表示第二卷积层的增益，W₃表示第三层卷积层的卷积核，B₃表示第三层卷积层的增益。

6.一种图像增强系统，其特征在于，包括：第一超分辨率模块、第一平稳小波变换模块、第二平稳小波变换模块、细节子带增强模块、第二超分辨率模块以及逆平稳小波变换模块；其中，

所述第一超分辨率模块与所述第一平稳小波变换模块相连；所述第一超分辨率模块用于对输入图像I进行超分辨率，得到图像I'，所述第一平稳小波变换模块用于对第一超分辨率模块得到的图像I'进行平稳小波变换，得到低通子带L；

所述第二平稳小波变换模块与细节子带增强模块相连，第二超分辨率模块与所述细节子带增强模块相连；所述第二平稳小波变换模块用于对输入图像I进行平稳小波变换得到细节子带H_h、H_v与H_d，所述细节子带增强模块用于对所述第二平稳小波变换模块得到的细节子带H_h、H_v与H_d分别进行增强，所述第二超分辨率模块用于对所述细节子带增强模块得到的增强后的细节子带H_h、H_v与H_d进行超分辨率；

所述逆平稳小波变换模块分别与所述第一平稳小波变换模块以及所述第二超分辨率模块相连；所述逆平稳小波变换模块用于将所述第一平稳小波变换模块得到的低通子带L以及所述第二超分辨率模块得到的超分辨率后的细节子带H_h、H_v与H_d进行逆平稳小波变换得到增强后的图像

所述第一超分辨率模块体包括：

S111：将输入图像I扩展到目标分辨率，记为Y；

S112：利用第一层卷积层的卷积核，提取Y中的块，并转换成一组高维向量，每个维度代表一种特征映射；

S113：将所述S112中得到的高维向量通过第二卷积层映射成另一具有高分辨率图像特征的高维向量，得到高分辨率块对应的特征向量；

S114：利用第三层卷积层合成所述S113中得到的高维向量，生成一个高分辨率图像I'，并计算损失函数；

S12中的对细节子带H_h、H_v与H_d分别进行增强包括：对细节子带H_h、H_v与H_d分别进行对比度增强，然后再进行非线性增强；

所述S12中的对比度增强为CLAHE对比度增强，公式分别为：

其中，v＝2.5s/t·M，s是变换域中的系数幅度，M是最大系数幅度的大小，t·M表示大于阈值的系数将被线性放大的阈值，参数b，c，t均为增强参数，分别调节最大增益点的高度、出现位置以及曲线整体斜率；

所述S12中的非线性增强的具体公式为：

其中，v＝2.5s/t·M，s是变换域中的系数幅度，M是最大系数幅度的大小，t·M表示大于阈值的系数将被线性放大的阈值，参数b，c，t均为增强参数，分别调节最大增益点的高度、出现位置以及曲线整体斜率。