[发明专利]一种宽动态图像增强方法

说明书

本发明公开了一种宽动态图像增强方法，先输入图像，将原RGB图像取反；根据暗通道原理，形成暗通道图像；将暗通道做最小值滤波，得到引导图像；以引导图像作为引导图，对暗通道图像做引导滤波得到新的图像；将暗通道图像和新的图像作差，得到细节层图像；对细节层图像做自适应性增强；根据大气光模型，在进行大气光模型映射时，对新的图像的值做限制；通过计算得到映射后的图像；将映射后的图像和增强的细节层图像合并后取反输出。这种宽动态图像增强方法不仅扩展了图像的宽动态显示，还保留了足够的细节，无需多曝光图像融合，在提升图像动态范围的同时能够对图像细节保护更好，无需增加额外的硬件设备就可以改善图像显示动态范围不足的问题。

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及一种宽动态图像增强方法。

背景技术

相机受硬件条件限制，一直存在对光线动态范围适应过窄的问题。在光线对比强烈的情况下，若成像区域同时存在明显的亮区和暗区，相机的单帧成像无法兼顾亮区和暗区，会有以下问题：图像的亮区会曝光过度，画面变成白色，而暗区会因曝光不足而变成黑色，严重影响图像质量。

为了解决上述技术问题，目前主要通过硬件和软件两种方案进行解决。

硬件方案是通过改进采集设备的结构组织，使相机能将连续时间点的多帧影像设置成具有不同的曝光值，再将这些影像合成一张亮区和暗区都能达到适当亮度的影像。

软件方案是在有限的硬件设备上重构宽动态图像的方法。主要分为两类方法：全局色调映射法和图像分层色调映射法。全局色调映射法是在原始图像和目标图像之间寻找一个映射关系，有直方图均衡化、伽马映射等方法；分层色调映射法在对单独的像素做映射处理时，考虑邻近像素的影响，将原始图像分为背景层和细节层图像分别处理，以保证在压缩动态范围的前提下凸显细节信息。

当时上述的硬件方案和软件方案均存在一定的弊端，硬件方案需要赶紧采集设备的结构组织，这无疑增加了设备的成本，若物体处于光线分界处，使用多次曝光合成的方法，物体边缘会有明显的边框。

而软件方案中全局色调映射法会对图像的一些细节信息凸显不足，造成信息丢失，图像分层色调映射法容易产生光晕和梯度反转。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种宽动态图像增强方法，能够有效扩展图像的宽动态显示，不需要多曝光图像融合，并且在提升图像动态范围的同时能够对图像细节保护更好。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种宽动态图像增强方法，包括以下步骤：

步骤A.输入图像，将原RGB图像取反，操作为I（x）=1–R（x）；

步骤B.根据暗通道原理，比较I（x）三通道中像素值，选择最小像素形成暗通道图像D（x）；

步骤C.将暗通道做最小值滤波，得到引导图像p（x）；

步骤D.以引导图像p（x）作为引导图，对暗通道图像做引导滤波得到新的图像G（x）；

步骤E.将暗通道图像D（x）和新的图像G（x）作差，得到细节层图像detail（x） =D（x）–G（x）；

步骤F.对细节层图像做自适应性增强；

步骤G.根据大气光模型，在进行大气光模型映射时，为保留一定的大气光反射，使图像显示更加真实，对新的图像G（x）的值做限制；

步骤H.通过计算得到映射后的图像J（x）；

步骤I.将映射后的图像和增强的细节层图像合并后取反输出。

进一步地，所述步骤F中对细节层图像做自适应性增强的具体方式如下：

根据噪声的可见度公式，图像的细节增益表达式为：，使用在计算引导滤波时的来代替上式中的，因此自动增益系数为：，其中，为可调节参数，选择，，即最大增益为2。