專利名稱：一種圖像增強方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機視覺 領(lǐng)域，特別涉及一種圖像增強方法。
背景技術(shù)：
由于可見光相機采集圖像動態(tài)范圍的限制，采集明暗對比度明顯的場景可能導(dǎo)致獲取的圖片有些區(qū)域過亮而有些區(qū)域過暗。為了獲得高動態(tài)范圍的圖像，一般會采集多張不同曝光程度的圖像，進(jìn)行色調(diào)調(diào)整，即將高動態(tài)范圍亮度圖轉(zhuǎn)換到與之相對應(yīng)的低動態(tài)范圍的圖，由于需要不同曝光時間的圖像這種圖像一般只適用于靜態(tài)場景。由于原始raw格式相對于常用的jpeg格式含有更多的場景動態(tài)范圍信息，還有一種較為常用的方法就是對采集到的raw格式的圖像人工調(diào)整，但是這種方法需要很多的人工參與且raw格式采集到的動態(tài)范圍也是有限的，不能完全采集到真實場景的高動態(tài)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種利用紅外圖像從對比度和紋理兩方面恢復(fù)真實場景的圖像增強方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像增強方法包括步驟:A.采集可見光圖像和紅外圖像，其中可見光圖像與紅外圖像的光心對齊；B.對可見光圖像的亮度維度進(jìn)行可逆變換，得到可見光圖像對比度信息\和可見光圖像紋理信息VD，并對紅外圖像的亮度維度進(jìn)行可逆變換，得到紅外圖像對比度信息隊和紅外圖像紋理信息Nd ；C.根據(jù)可見光圖像的飽和度S和可見光圖像的亮度V計算蒙版W，蒙版W用于融合可見光圖像與紅外圖像；D.根據(jù)可見光圖像對比度信息'、紅外圖像對比度信息隊與蒙版W，計算增強可見光圖像的對比度信息Vi l；E.根據(jù)可見光圖像紋理信息VD、紅外圖像紋理信息Nd與蒙版W，計算增強可見光圖像的紋理信息V' D ;F.根據(jù)增強可見光圖像的對比度信息V' ^和增強可見光圖像的紋理信息V' D，進(jìn)行可逆反變換，得到增強可見光圖像的亮度V';以及G.根據(jù)增強可見光圖像的亮度V'和可見光圖像的飽和度S和可見光圖像的色調(diào)H，混合得到增強可見光圖像。本發(fā)明的方法通過利用紅外圖像從對比度和紋理兩個方面恢復(fù)真實場景的高動態(tài)范圍，實現(xiàn)可見光圖像增強，該方法能夠不需人工參與自動的實現(xiàn)高動態(tài)場景的信息的恢復(fù)。本發(fā)明的優(yōu)勢在于利用計算攝像學(xué)的方法結(jié)合紅外圖像，從對比度和紋理兩方面實現(xiàn)高質(zhì)量的可見光圖像增強。在本發(fā)明的一個實施例中，可逆變換為小波變換；可逆反變換為小波反變換。在本發(fā)明的一個實施例中，可見光圖像中，飽和度S過低與亮度V過高或過低的區(qū)域，蒙版W值較小。在本發(fā)明的一個實施例中，步驟C包括C1.根據(jù)可見光圖像的飽和度S和可見光圖像的亮度V計算初始蒙版r，以及C2.根據(jù)初始蒙版F進(jìn)行優(yōu)化計算，得到蒙版W。在本發(fā)明的一個實施例中，步驟Cl中計算初始蒙版示的公式為= 其中，
權(quán)利要求
1.一種圖像增強方法，其特征在于，包括步驟 A.采集可見光圖像和紅外圖像，其中所述可見光圖像與所述紅外圖像的光心對齊； B.對所述可見光圖像的亮度維度進(jìn)行可逆變換，得到可見光圖像對比度信息\和可見光圖像紋理信息VD，并對所述紅外圖像的亮度維度進(jìn)行可逆變換，得到紅外圖像對比度/[目息Nl和紅外圖像紋理彳目息Nd ； C.根據(jù)所述可見光圖像的飽和度S和所述可見光圖像的亮度V計算蒙版W，所述蒙版W用于融合所述可見光圖像與所述紅外圖像； D.根據(jù)所述可見光圖像對比度信息'、所述紅外圖像對比度信息隊與所述蒙版W，計算增強可見光圖像的對比度信息V' L； E.根據(jù)所述可見光圖像紋理信息VD、所述紅外圖像紋理信息Nd與所述蒙版W，計算增強可見光圖像的紋理信息V' D； F.根據(jù)所述增強可見光圖像的對比度信息V'^和所述增強可見光圖像的紋理信息V' D，進(jìn)行可逆反變換，得到增強可見光圖像的亮度V';以及 G.根據(jù)所述增強可見光圖像的亮度V'和所述可見光圖像的飽和度S和所述可見光圖像的色調(diào)H，混合得到增強可見光圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的圖像增強方法，其特征在于，所述可逆變換為小波變換；所述可逆反變換為小波反變換。
3.如權(quán)利要求I所述的圖像增強方法，其特征在于，所述可見光圖像中，所述飽和度S過低與所述亮度V過高或過低的區(qū)域，所述蒙版W值較小。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像增強方法，其特征在于，所述步驟C包括 Cl.根據(jù)所述可見光圖像的飽和度s和所述可見光圖像的亮度V計算初始蒙版P，以及 C2.根據(jù)所述初始蒙版F進(jìn)行優(yōu)化計算，得到蒙版W。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像增強方法，其特征在于，步驟Cl中計算初始蒙版r的公式為= W = IVrH,' .其中，Ws=^rls-11，wv=e-0 Ιν ，α 為正系數(shù)、β 為正系數(shù)。
6.如權(quán)利要求4所述的圖像增強方法，其特征在于，步驟C2中蒙版W的計算公式為 /W) = Wr + λ(^ν-W) 其中L為拉普拉斯矩陣，λ為規(guī)范項系數(shù)，矩陣L中的第(i，j)個元素的定義為 Σ l+(vt-^)T 其中Vi和Vj是所述可見光圖像在(i，j)點的亮度值，Sij是沖擊函數(shù)，在(i，j)點為1，其它點為O，μ k為窗口 Wk中圖像亮度值的均值，Σ k為窗口 Wk中圖像亮度值方差，ε為規(guī)范化參數(shù)，IwkI為窗口 Wk中元素的個數(shù)； 對所述蒙版W的計算公式求導(dǎo)可以得到線性方程 (ι.-λ .')ιν = /1Γ 其中，U為單位矩陣，最終的所述蒙版W通過求解所述線性方程得到。
7.如權(quán)利要求I所述的圖像增強方法，其特征在于，所述步驟D中所述增強可見光圖像的對比度信息V' L的計算公式為L = ff · Vl+(I-W) · Vl,，其中為新的亮度圖信息，所述新的亮度圖信息^通過所述可見光圖像和所述紅外圖像的梯度幅度匹配得到。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像增強方法，其特征在于，所述新的亮度圖信息Vp的計算方法為 用
9.如權(quán)利要求I所述的圖像增強方法，其特征在于，所述步驟E中所述增強可見光圖像的紋理信息V' D的計算公式
全文摘要
本發(fā)明提出一種圖像增強方法，包括步驟采集可見光圖像和紅外圖像；分別對可見光圖像和紅外圖像的亮度維度進(jìn)行可逆變換，得到可見光圖像和紅外圖像的對比度信息和紋理信息；根據(jù)可見光圖像的飽和度和可見光圖像的亮度計算蒙版；利用蒙版對可見光圖像和紅外圖像進(jìn)行遷移，計算增強可見光圖像的對比度信息；利用蒙版對可見光圖像和紅外圖像進(jìn)行遷移，計算增強可見光圖像的紋理信息；進(jìn)行可逆反變換得到增強可見光圖像的亮度；以及根據(jù)增強可見光圖像的亮度和可見光圖像的飽和度和色調(diào)混合得到增強可見光圖像。根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像增強方法能夠自動地實現(xiàn)高動態(tài)場景的信息的恢復(fù)，從對比度和紋理兩方面實現(xiàn)高質(zhì)量的可見光圖像增強。
文檔編號G06T5/00GK102722864SQ20121015766
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者付瑩, 劉燁斌, 戴瓊海 申請人:清華大學(xué)