[发明专利]基于亮度转换函数的单帧弱光图像增强方法

权利要求书

1.一种基于亮度转换函数的单帧弱光图像增强方法，其特征在于，步骤如下：

S1：在相同照明条件下，以色卡作为拍摄对象，通过调节相机曝光时间，拍摄不同曝光时间下的色卡欠曝图像和色卡过曝图像，除曝光时间外相机的其他参数设置均一致；

S2：提取所述色卡欠曝图像和色卡过曝图像的颜色信息，所述颜色信息为图像中除重复色块以及高亮色块之外的每个色块的R、G和B值；

S3：以所述色卡欠曝图像的颜色信息为自变量，所述色卡过曝图像的颜色信息为因变量，通过数据拟合得到拟合函数形式以及拟合参数初始值，将所述拟合函数形式作为亮度转换函数；

S4：针对待增强的弱光图像，计算其亮度图的初始估计值，再通过滤波后得到弱光图像的亮度图；

S5：将所述弱光图像的亮度图作为所述的亮度转换函数的自变量输入，在所述拟合参数初始值下，计算得到过曝图像的亮度图；再判断该过曝图像的亮度图中像素均值是否满足过曝图像的目标亮度要求，若满足则将当前的拟合参数值作为最终拟合参数值，若不满足则不断调整当前的拟合参数值直至满足要求；

S6：将待增强的弱光图像的颜色信息作为所述亮度转换函数的自变量输入，在所述最终拟合参数值下，计算得到过曝图像；

S7：融合待增强的弱光图像与S6中得到的过曝图像，作为弱光图像的增强结果。

2.如权利要求1所述的基于亮度转换函数的单帧弱光图像增强方法，其特征在于，所述的S1中，需设置多组不同曝光时间，使拍摄的图像从欠曝过渡到过曝；将不同曝光时间组合下的色卡欠曝图像和色卡过曝图像均用于S3中的数据拟合，得到最佳的亮度转换函数。

3.如权利要求1所述的基于亮度转换函数的单帧弱光图像增强方法，其特征在于，所述S3中的具体拟合方法为：

以所述色卡欠曝图像中每个色块的R、G、B值为自变量，以色卡过曝图像中对应色块的R、G、B值为因变量，绘制两张图像中自变量与因变量之间的关系散点图，且自变量与因变量的RGB通道保持相同；然后，再通过数据拟合获得能表征自变量与因变量相关关系的最佳拟合函数形式，将其作为亮度转换函数，同时得到该最佳拟合函数的最佳拟合参数。

4.如权利要求1所述的基于亮度转换函数的单帧弱光图像增强方法，其特征在于，所述的S4中，利用Max-RGB方法计算待增强的弱光图像的亮度图初始估计值。

5.如权利要求1所述的基于亮度转换函数的单帧弱光图像增强方法，其特征在于，所述的S4中，利用均值边滤波器对亮度图的初始估计值进行滤波，保留图像的主要轮廓。

6.如权利要求1所述的基于亮度转换函数的单帧弱光图像增强方法，其特征在于，所述的S5中，最终拟合参数值的确定方法为：

预先设置过曝图像的亮度图的像素均值的阈值为t，当获得过曝图像的亮度图后，计算该亮度图中的像素均值；若像素均值不小于阈值t且差值在预设范围内，则视为过曝图像的亮度图中像素均值满足过曝图像的目标亮度要求；若像素均值小于阈值t，则视为不满足过曝图像的目标亮度要求，将过曝图像的亮度图中像素均值不小于且最接近于阈值t作为目标函数，求解该目标函数以得到所述亮度转换函数中各拟合参数的最优解，作为最终拟合参数值。