專利名稱：一種圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)講，涉及一種圖像自適應(yīng)空域同態(tài) 濾波方法。
背景技術(shù)：
圖像增強(qiáng)是圖像預(yù)處理中提高視覺(jué)效果的重要手段，包括去除噪聲、擴(kuò)展 對(duì)比度等。同態(tài)濾波是在圖像增強(qiáng)處理中較常用到的一種算法，它通常用來(lái)處 理照明不均勻的圖像。
對(duì)于一幅圖像來(lái)說(shuō)，其灰度值可以認(rèn)為是由入射光分量和反射光分量?jī)刹?分乘積組成，其中入射光取決與光源，它比較均勻，隨空間位置變化較小，所 以入射光占據(jù)頻率域的低頻部分，對(duì)應(yīng)圖像背景。而反射光取決與物體本身的 性質(zhì)，即景物的亮度特征主要取決于物體反射光。由于物體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不 同，反射光的強(qiáng)弱也不相同，隨空間位置變化較劇烈，所以反射光占據(jù)頻率域 的高頻部分，對(duì)應(yīng)圖像細(xì)節(jié)。
對(duì)照明不均的圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理就是壓制低頻分量，盡量減少射光分量的 影響，同時(shí)放大圖像高頻分量，增強(qiáng)物體反射光的分量。通過(guò)這樣的處理可以 壓制其動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)增強(qiáng)圖像的對(duì)比度，達(dá)到明暗不均圖像處理的目的。
現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用同態(tài)濾波的方式對(duì)視頻圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理
一、 經(jīng)典頻域同態(tài)濾波
該方法在頻域上進(jìn)行，先利用FFT將圖像變換到頻率域上，然后再用修改的 高斯型高通濾波函數(shù)對(duì)低頻部分和高頻部分施加不同的影響，最后IFFT，恢復(fù) 原來(lái)圖像。
經(jīng)典頻域同態(tài)濾波有如下缺陷FFT對(duì)整幅圖像進(jìn)行處理，因此同態(tài)濾波建 立在獲得整幅圖像的信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行，靈活性小并且復(fù)雜度大。
二、 空域同態(tài)濾波
3該方法在空域上進(jìn)行，首先對(duì)圖像灰度值乘一個(gè)系數(shù)以保留低通信息，使 用低通模板進(jìn)行低通濾波，原始圖像減去低通信息得到高通信息。
空域同態(tài)濾波有如下缺陷雖然避免使用FFT對(duì)圖像進(jìn)行處理，但是空間低
通模板不能合理選取低通濾波的模板大小既可以有效反映低通信息又可以減小 計(jì)算復(fù)雜度，并且對(duì)圖像高通信息為線性，由于低通信息提取不準(zhǔn)確，最后造 成圖像失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有空域同態(tài)濾波的不足，提供一種圖像失真小的 圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法,.其特征在
于，包括以下步驟
(1) 、計(jì)算輸入圖像的像素點(diǎn)的亮度值，得到當(dāng)前圖像的亮度灰度圖像， 其中像素點(diǎn)的亮度值為/(x,力，/(x，力表示坐標(biāo)為w的像素點(diǎn)的亮度值；
(2) 、對(duì)亮度灰度圖像進(jìn)行低通濾波，得到低通信息丄尸F(xiàn)(;c,力；
(3) 、根據(jù)低通信息Zi^Oc，力計(jì)算自適應(yīng)高通信息g(x,力提取中的參數(shù)"，
〃
a"xlog-LPF(x,力
其中，y、 一 e為常數(shù)
(4) 、在得到兩個(gè)參數(shù)《、 yff后進(jìn)行自適應(yīng)提取高通信息g(x,力
力= x log /0,力-yff x LPF(X,力
(5) 、將得到的高通信息g(x,力取指數(shù)運(yùn)算，得到空域同態(tài)濾波后的亮度 值s(x,力
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的空域同態(tài)濾波方法是基于以下照射 一反射模型來(lái)構(gòu)建的，
/0，力^(:c，力xr(x，力模型中，/(x,力表示坐標(biāo)為x,y的像素點(diǎn)的亮度值，"x,力為光照分量， 為反射光分量。光照強(qiáng)度一般具有一致性，在空間上通常具有緩慢變化的性質(zhì)， 表現(xiàn)為傅里葉變化后的低頻分量，然而不同的材料或物體的反射率差異很大， 從而使得圖像的亮度灰度值發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)圖像的高頻部分。 通過(guò)取對(duì)數(shù)運(yùn)算將公式(1)的照射光和反射光分離，艮P: log /(x,;;) = log i(x,力+ log r(x，力 這樣在已知光照分量/(x,力以及亮度值/Oc,力的情況下，可以計(jì)算出反射光分量 Kx,力。在本發(fā)明中，通過(guò)亮度灰度圖像進(jìn)行低通濾波，得到低通信息Z/^(x，力， 如背景技術(shù)所描述，該低通信息Z尸F(xiàn)(x,力與光照分量/(;c,力相對(duì)應(yīng)，而高通信息 與K^)為反射光分量，這樣通過(guò)像素點(diǎn)的亮度值取對(duì)數(shù)后減去低通信號(hào) 就得到圖像的高通信息，然后通過(guò)取指數(shù)運(yùn)算得到空域同態(tài)濾波后的亮度值 《力。
在本發(fā)明中，自適應(yīng)高通信息g(x,力提取中的參數(shù)"，-為
其中，y、<K ^為常數(shù) 在得到兩個(gè)隨低通信息改變的兩個(gè)參數(shù)"、"后，就可以根據(jù)低通信息自適
應(yīng)提取高通信息g(x,力
g(x，力="x log /(x,力-/ x丄PFO,力 然后將得到的高通信息g(x,y)取指數(shù)運(yùn)算，得到空域同態(tài)濾波后的亮度值
s(x,>0 = expg(x，y)
由于在高通信息g(x,力提取過(guò)程中，兩個(gè)參數(shù)"、 〃是隨低通信息自適應(yīng)變 化的，因此，在空域上利用圖像低通信息自適應(yīng)提取高通信息避免了目前空域 同態(tài)濾波由于線性處理造成的誤差。


圖1是本發(fā)明圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法的一種具體實(shí)施方式
流程圖。為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳 細(xì)描述。在以下的描述中，當(dāng)已有的現(xiàn)有技術(shù)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的 主題內(nèi)容時(shí)，這些描述在這兒將被忽略。
圖1是本發(fā)明圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法的一種具體實(shí)施方式
流程圖。 在本實(shí)施例中，本發(fā)明的圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法包括以下步驟
步驟ST1:將輸入圖像轉(zhuǎn)換為亮度灰度圖像F，圖像像素點(diǎn)的亮度值為 7 = 0.27xi + 0,67xG + 0,06x5 (1)
步驟ST2:計(jì)算亮度相關(guān)系數(shù)。輸入圖像R、 G、 B通道的亮度相關(guān)系數(shù)分 別記為a ^、 C<#e、 《#s，通過(guò)輸入圖像R、 G、 B通道信號(hào)與亮度的關(guān)聯(lián)達(dá)到 顏色的調(diào)整。計(jì)算如下
(2)
max
4表示像素點(diǎn)/相應(yīng)的R、 G、 B通道，！^表示輸入圖像亮度最大值。 步驟ST3:使用9x9模板對(duì)圖像進(jìn)行低通濾波得到低通信號(hào)丄/^(x，力。 步驟ST4:根據(jù)低通信息丄尸F(xiàn)(x，力計(jì)算自適應(yīng)高通信息g(x,力提取中的參數(shù) a，"
^1og,(群(x,力+ ^ (3) 其中，y、 — e為常數(shù) 步驟ST5:在得到兩個(gè)隨低通信息改變的兩個(gè)參數(shù)"、-后，就可以根據(jù)低 通信息自適應(yīng)提取高通信息g(x,力
g(jc,力= x log /(x,力-- x丄戶F(x，力 (4 )
步驟ST6:然后將得到的高通信息g(x,力取指數(shù)運(yùn)算，得到空域同態(tài)濾波后 的亮度值s(x，力
s(:c，力-expg(x，力 (5) 步驟ST7:恢復(fù)RGB圖像，得到空域同態(tài)濾波后圖像Img':
6在本實(shí)施例中，我們可以看出，本發(fā)明在空域上利用圖像低通信息自適應(yīng) 提取高通信息避免了目前空域同態(tài)濾波由于線性處理造成的誤差。另外，使用 新的顏色空間轉(zhuǎn)換模式，使得同態(tài)濾波只在一個(gè)亮度通道進(jìn)行處理，從而降低 了運(yùn)行時(shí)間。
盡管上面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā) 明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，只要各種 變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而 易見(jiàn)的， 一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1、一種圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、計(jì)算輸入圖像的像素點(diǎn)的亮度值，得到當(dāng)前圖像的亮度灰度圖像，其中像素點(diǎn)的亮度值為f(x，y)，f(x，y)表示坐標(biāo)為x，y的像素點(diǎn)的亮度值；(2)、對(duì)亮度灰度圖像進(jìn)行低通濾波，得到低通信息LPF(x，y)，；(3)、根據(jù)低通信息LPF(x，y)計(jì)算自適應(yīng)高通信息g(x，y)提取中的參數(shù)α，βα＝γ×logφLPF(x，y)β＝logφ(LPF(x，y)+φ)-ε其中，γ、φ、ε為常數(shù)(4)、在得到兩個(gè)參數(shù)α、β后進(jìn)行自適應(yīng)提取高通信息g(x，y)g(x，y)＝α×logf(x，y)-β×LPF(x，y)(5)、將得到的高通信息g(x，y)取指數(shù)運(yùn)算，得到空域同態(tài)濾波后的亮度值s(x，y)s(x，y)＝expg(x，y)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法，其特征在于，在步驟(1)之后，還對(duì)輸入圖像進(jìn)行亮度相關(guān)系數(shù)計(jì)算，得到輸入圖像R、 G、 B通道的亮度相關(guān)系數(shù)cq^ :c/,表示像素點(diǎn)/相應(yīng)的R、 G、 B通道，！^表示輸入圖像亮度最大值；在步驟(6)得到空域同態(tài)濾波后的亮度值s(;c，力后，進(jìn)行恢復(fù)RGB圖像，得到空域同態(tài)濾波后圖像c(=《,xs(義,力c/,表示像素點(diǎn)/相應(yīng)的R、 G、 B通道。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種圖像自適應(yīng)空域同態(tài)濾波方法通過(guò)亮度灰度圖像進(jìn)行低通濾波，得到低通信息，這樣通過(guò)像素點(diǎn)的亮度值取對(duì)數(shù)后減去低通信號(hào)就得到圖像的高通信息，然后通過(guò)取指數(shù)運(yùn)算得到空域同態(tài)濾波后的亮度值。自適應(yīng)高通信息提取中的兩個(gè)參數(shù)α、β是隨低通信息自適應(yīng)變化的，因此，在空域上利用圖像低通信息自適應(yīng)提取高通信息避免了目前空域同態(tài)濾波由于線性處理造成的誤差。
文檔編號(hào)G06T5/00GK101488218SQ20081014792
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者吳亞?wèn)|, 李慧然, 袁梓瑾, 魯國(guó)寧 申請(qǐng)人:四川虹微技術(shù)有限公司