[发明专利]一种显式表达多尺度和直方图截断的改进Retinex图像增强方法

摘要

本发明公开了一种显式表达多尺度和直方图截断的改进Retinex图像增强方法，涉及图像增强技术领域。本发明针对低能见度航空图像，在数学的分析和推导基础上，提出一种改进的多尺度(>3)Retinex增强方法，它能较好地平衡尺度与图像对比度和色彩一致性的矛盾。除此之外，本文引入了一种直方图截断的技术，作为一种图像后处理的手段，将多尺度Retinex的输出映射到显示的动态范围内。本发明不仅能够针对各种恶劣天气成像条件下的图像，使处理后的图像在细节、颜色还原性上有更好的视觉效果，而且还能使图像匹配准确率大幅度提高。

主权项

一种显式表达多尺度和直方图截断的改进Retinex图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、对原始图像进行多尺度Retinex图像增强，得到MSR增强图像，其表达式为：IiMSR(x,y)=Σn=1sωnlog(Ii(x,y)+1.0)log(Ii(x,y)+1.0)*Fn(x,y)---(1)]]>其中是增强后的MSR图像，Ii(x,y)是原始图像的第i个通道，在彩色图像情况下，i＝1,2,3分别代表红色、绿色、蓝色通道，ωn是与第n个尺度有关的权重，共s个尺度,“*”表示卷积操作符号，Fn(x,y)是二维高斯函数：Fn(x,y)=kne-(x+y)2σn2---(2)]]>其中σn是高斯函数的尺度常量，系数κn满足：∫∫Fn(x,y)dxdy＝1       (3)对MSR增强图像进行颜色恢复，得到MSRCR增强图像，其表达式为：IiMSRCR(x,y)=Ci(x,y)IiMSR(x,y)---(4)]]>其中Ci(x,y)是RGB颜色空间中第i个通道的颜色恢复函数，其表达式为：Ci(x,y)=log(ηIi(x,y)+1.0Σi=13(Ii(x,y)+1.0))---(5)]]>其中η控制非线性的强度；(2)、对得到的MSRCR图像进行显示表达处理由公式(1)、(2)、(4)和(5)化简得到显示表达处理的MSRCR图像，其表达式为：IiMSRCR(x,y)=(logη+log(Ii(x,y)+1.0Σi=13(Ii(x,y)+1.0)))×IiMSR(x,y)---(6)]]>其中参数ωn、s、σn和η由下列确定：项logη为一个增益系数，ωn、σn的值，即多尺度的数学显式表达，由于所以公式(1)简化成：IiMSR(x,y)=log(Ii(x,y)+1.0)-Σn=1sωnlog(Ii(x,y)+1.0)*Fn(x,y)---(7)]]>创建一个长度为s的序列σi，其中1≤i≤s，s≥3，序列的等步长那么：对函数f而言，满足：f(xi+2)‑f(xi+1)>f(xi+1)‑f(xi),xi<xi+1<xi+2,xi∈D,   (9)因此公式(8)和(9)满足靠近σmin和σmax时尺度σi分布更密集的要求；结合公式(7)、(8)和(9)，得出多尺度生成的显式表达式：(3)、对得到的MSRCR图像进行直方图截断处理，即将MSRCR输出域转换为显示域图像大小为W×H，显示的灰度级数为L，直方图截断处理图像由以下步骤：1)压缩IMSRCR到区间[0,L‑1]：Imin=mini,x,y{IiMSRCR(x,y)}Imax=maxi,x,y{IiMSRCR(x,y)}Ii*(x,y)=[(L-1)IiMSRCR(x,y)-IminImax-Imin]---(11)]]>2)计算中每级灰度出现的频率：初始化：num[j]＝0,j＝0,…,L‑1，其中num[j]表示中灰度值等于j的个数；遍历：对每一个x,y,i，假定灰度概率符合标准差为σ的正态分布，因此根据分布的3σ原则，接近99.7％的灰度值落在区间(μ‑3σ,μ+3σ)，其中μ为均值，这个区间之外的数值，被认为是噪声舍弃；3)寻找2个参数jmin，jmax：jmin满足：|num[k]-μ|≤3σ,(k=0,1,...,jmin)|num[jmin+1]-μ|>3σ---(12)]]>其中μ，σ分别为数据集的平均值和标准差；jmax满足：|num[k]-μ|≤3σ,(k=L-1,...,jmax)|num[jmax-1]-μ|>3σ---(13)]]>4)将jmin,jmax逆变换到(4)式中的MSRCR域：Imin*=jmin(Imax-Imin)L-1+IminImax*=jmax(Imax-Imin)L-1+Imin---(14)]]>5)将式(4)中的MSRCR域变换到显示域：Iiout(x,y)=[(L-1)IiMSRCR(x,y)-Imin*Imax*-Imin*]---(15).]]>