應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法
【專利摘要】一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，包括在原始圖像數(shù)據(jù)空間對(duì)圖像進(jìn)行處理、計(jì)算灰度分布概率、使用灰度分布概率計(jì)算灰度分配動(dòng)態(tài)范圍、引入梯度閥值限制灰度分配動(dòng)態(tài)范圍、使用灰度分配動(dòng)態(tài)范圍生成灰度變換曲線，輸出灰度變換曲線給下一幀圖像使用、進(jìn)行RGB->HSV色彩空間轉(zhuǎn)換，將RGB值轉(zhuǎn)換為HSV值；使用上一幀圖像輸出的灰度變換曲線對(duì)灰度值進(jìn)行變換，在HSV空間上進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換，不影響顏色；再進(jìn)行HSV->RGB的色彩空間轉(zhuǎn)換，將HSV值轉(zhuǎn)換為RGB值，替換原圖像RGB值，輸出對(duì)比度增強(qiáng)的圖像，使得輸出的夜間圖像獲得增強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】的一種應(yīng)用于一體化攝像機(jī)特別是安防攝像機(jī)的 夜間圖像增強(qiáng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于受光照、CCD圖像傳感器等因素的制約，往往從攝像機(jī)直接得到的圖像（尤其 是夜晚場(chǎng)景）具有灰度對(duì)比度低、某些局部細(xì)節(jié)沒(méi)有明顯的灰度差別等特征，使人眼的視 覺(jué)分辨或機(jī)器識(shí)別較為困難，因此需要引入增強(qiáng)圖像對(duì)比度技術(shù)，其方法一般分為空間域 法和變換域法?？臻g域法直接對(duì)圖像像素的灰度進(jìn)行處理。變換域法是在圖像的某個(gè)變換 域中對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行處理，然后通過(guò)逆變換獲得增強(qiáng)圖像。而直方圖均衡化方法是圖像增 強(qiáng)空域法中的最常用、最重要的方法之一。它以概率理論作基礎(chǔ)，運(yùn)用灰度點(diǎn)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)將圖 像的原始直方圖變換為接近均勻分布的直方圖，從而達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。
[0003] 傳統(tǒng)的直方圖均衡化方法分為三個(gè)部分，（1)求出原圖像直方圖；（2)根據(jù)原圖像 直方圖求出灰度值變換表；(3)利用灰度值變換表，把原圖像灰度值轉(zhuǎn)換成新的灰度值。
[0004] 雖然直方圖均衡化方法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如運(yùn)算快速、自動(dòng)化等，但在實(shí)際運(yùn)用中仍 然存在一些不足：
[0005] (1)輸出圖像的實(shí)際灰度變化范圍很難達(dá)到圖像格式所允許的最大灰度變化范 圍，圖像的層次感表現(xiàn)的不好。
[0006] (2)輸出圖像的灰度分布直方圖雖然接近均勻分布，但其值與理想值1/n仍有可 能存在較大的差異，并非是最佳值。
[0007] (3)原圖像輸出圖像的灰度級(jí)有可能被過(guò)多地合并?；叶鹊耐淌梢惨自斐蓤D像信 息的丟失。
[0008] (4)原圖像的質(zhì)量比較差、灰度動(dòng)態(tài)范圍小、直方圖分布極不均勻時(shí)，使用傳統(tǒng)的 方法進(jìn)行直方圖均衡化運(yùn)算，變換后的圖像層次感更差。
[0009] (5)原圖像灰度級(jí)較高的像素，由于1/n值不理想，造成被均衡化后灰度級(jí)反而更 高，或者灰度級(jí)較低的像素灰度級(jí)變化不大的情況，存在圖像對(duì)比度被過(guò)分增強(qiáng)的問(wèn)題，輸 出的圖像不符合人類視覺(jué)習(xí)慣，造成圖像異常的效果。
[0010] (6)方法需要等待處理完一幀圖像數(shù)據(jù)后再計(jì)算生成灰度變換曲線，不具備良好 的實(shí)時(shí)性。
[0011] 鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于一體化攝像機(jī)特別是安防攝像機(jī)的夜間圖 像增強(qiáng)方法，能夠有效避免以上問(wèn)題的發(fā)生，獲得較好的拍攝效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，包括：
[0013] (1)在原始圖像數(shù)據(jù)空間對(duì)圖像進(jìn)行處理；
[0014] (2)計(jì)算灰度分布概率；
[0015] (3)使用灰度分布概率計(jì)算灰度分配動(dòng)態(tài)范圍；
[0016] (4)引入梯度閥值限制灰度分配動(dòng)態(tài)范圍；
[0017] (5)使用灰度分配動(dòng)態(tài)范圍生成灰度變換曲線，輸出灰度變換曲線給下一幀圖像 使用；
[0018] (6)進(jìn)行RGB->HSV色彩空間轉(zhuǎn)換，將RGB值轉(zhuǎn)換為HSV值；使用上一幀圖像輸 出的灰度變換曲線對(duì)灰度值進(jìn)行變換，在HSV空間上進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換，不影響顏色；再進(jìn)行 HSV->RGB的色彩空間轉(zhuǎn)換，將HSV值轉(zhuǎn)換為RGB值，替換原圖像RGB值，輸出對(duì)比度增強(qiáng)的 圖像。
[0019] 優(yōu)選地，其中（1)在原始圖像數(shù)據(jù)空間對(duì)圖像進(jìn)行處理，包括將原始圖像數(shù)據(jù)空 間轉(zhuǎn)換到HSV空間進(jìn)行灰度變換，不需要轉(zhuǎn)換成8位圖數(shù)據(jù)空間，保留更多圖像信息。
[0020] 優(yōu)選地，其中（2)計(jì)算灰度分布概率，包括參考傳統(tǒng)灰度概率公式，用每個(gè)灰度的

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，包括： (1) 在原始圖像數(shù)據(jù)空間對(duì)圖像進(jìn)行處理； (2) 計(jì)算灰度分布概率； (3) 使用灰度分布概率計(jì)算灰度分配動(dòng)態(tài)范圍； (4) 引入梯度閥值限制灰度分配動(dòng)態(tài)范圍； (5) 使用灰度分配動(dòng)態(tài)范圍生成灰度變換曲線，輸出灰度變換曲線給下一幀圖像使 用； (6) 進(jìn)行RGB->HSV色彩空間轉(zhuǎn)換，將RGB值轉(zhuǎn)換為HSV值；使用上一幀圖像輸出的灰 度變換曲線對(duì)灰度值進(jìn)行變換，在HSV空間上進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換，不影響顏色；再進(jìn)行HSV->RGB 的色彩空間轉(zhuǎn)換，將HSV值轉(zhuǎn)換為RGB值，替換原圖像RGB值，輸出對(duì)比度增強(qiáng)的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，其特征 是，其中（1)在原始圖像數(shù)據(jù)空間對(duì)圖像進(jìn)行處理，包括將原始圖像數(shù)據(jù)空間轉(zhuǎn)換到HSV空 間進(jìn)行灰度變換，不需要轉(zhuǎn)換成8位圖數(shù)據(jù)空間，保留更多圖像信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，其特征 是，其中（2)計(jì)算灰度分布概率，包括參考傳統(tǒng)灰度概率公式，用每個(gè)灰度的像素個(gè)數(shù)除以 總的像素?cái)?shù)，計(jì)算公式為i為第i個(gè)灰度，ni為第i個(gè)灰度的像素個(gè)數(shù)，N為總像
9 素個(gè)數(shù)，P[i]為灰度分布概率，i的取值范圍是〇?（2n-l)，是像素顏色的二進(jìn)制數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，其中 (3)使用灰度分布概率計(jì)算灰度分配動(dòng)態(tài)范圍，包括每個(gè)灰度可以分配到灰度種類的動(dòng)態(tài) 范圍，計(jì)算公式為S[i] = (2n-l)XP[i]，S[i]為灰度分配動(dòng)態(tài)范圍，設(shè)置初始的待分配動(dòng) 態(tài)范圍R為（2n-l)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的限制灰度分配動(dòng)態(tài)范圍，所述的灰度分配動(dòng)態(tài)范圍，當(dāng)S[i] <nD，則S[i] =nD;當(dāng)S[i] >nT，則S[i] =nT，其中nD、nT為用戶可設(shè)的閥值，nD設(shè)得 越大，則能保留的圖像細(xì)節(jié)越多；nT設(shè)得越小，則圖像增加的效果越強(qiáng)，同時(shí)圖像噪點(diǎn)也越 明顯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，其中nD 值為1/12。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，其中nT 值設(shè)為2?8。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，其中動(dòng) 態(tài)范圍S[i]和待分配動(dòng)態(tài)范圍R，若S[i] >R，則表明剩余的動(dòng)態(tài)范圍不足，令S[i] =R; 若S[i] < R，則R' = R-S[i]，R'則成為下一個(gè)待分配動(dòng)態(tài)范圍R，繼續(xù)判斷下一個(gè)灰度動(dòng) 態(tài)范圍剩余情況；當(dāng)所有灰度都完成動(dòng)態(tài)范圍分配后，若R > 0,平均分配剩余的待分配動(dòng) 態(tài)范圍R，計(jì)算公式為S[i] = S[i]+R/4096。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，其中使 用公式 T[i] = T[i-1]+S[i]，i = 1 ?（2n-l);當(dāng) i = 0 時(shí)，則令T[0] = S[0]，對(duì)T值進(jìn)行 四舍五入后，求得灰度變換曲線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的的一種應(yīng)用于智能一體化攝像機(jī)的夜間圖像增強(qiáng)方法，其 中RGB->HSV->RGB的色彩空間轉(zhuǎn)換使用RGB轉(zhuǎn)化HSV算法，避免使用變換曲線轉(zhuǎn)換灰度值 時(shí)對(duì)顏色信息的干擾，然后使用HSV轉(zhuǎn)化RGB算法，替換原圖RGB值，輸出對(duì)比度增強(qiáng)圖像。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104123698SQ201310145117
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月25日
【發(fā)明者】胡中華, 陳德彰 申請(qǐng)人:北京信路威科技股份有限公司