圖像增強方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖像增強方法及裝置，所述裝置包括：圖像接收模塊，用于接收二維圖像;亮度均值和中值計算模塊，用于計算所述二維圖像的亮度均值A(chǔ)和亮度中值M;增強因子計算模塊，用于根據(jù)所述亮度均值A(chǔ)和亮度中值M，利用非線性函數(shù)計算所述二維圖像每個像素的增強因子F;圖像增強模塊，用于根據(jù)所述增強因子F對所述二維圖像中的每個像素的亮度值進行修正，以獲得增強后的二維圖像并輸出。實施本發(fā)明的有益效果是，能針對不同類型的圖像，采用不同的線性函數(shù)而有效快速的進行圖像增強處理，克服了單一方法對各種類型圖像處理中的不足；對強背景光和/或強前景光圖像有很好的處理效果，計算簡單；效耗系統(tǒng)資源少，具有很高的實時處理諫度。
【專利說明】圖像增強方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種圖像增強方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在大霧、沙塵等惡劣天氣或者低光照情況下圖像對比度大大降低，人們無法從中 得到有用信息。在出現(xiàn)大霧、大雨、沙塵等惡劣天氣時，戶外景物圖像的對比度和顏色都會 被改變或退化，圖像中蘊含的許多特征都被覆蓋或模糊，得到的是退化圖像，這對于各類監(jiān) 控都造成了極大的困難。
[0003] 在軍事偵察、監(jiān)視方面，為了實施正確指揮，取得作戰(zhàn)勝利，現(xiàn)代戰(zhàn)爭對軍事偵察 提出了更高的要求，廣泛應(yīng)用先進科學(xué)技術(shù)，進一步擴大偵察的范圍，提高偵察的時效性和 準(zhǔn)確性。因此，軍事偵察、監(jiān)視中用到的視頻圖像的品質(zhì)尤為重要，退化的視頻圖像對信息 的識別與處理會造成偏差，而這種偏差的后果是非常嚴(yán)重的。
[0004] 在日常生活中，長期觀看低品質(zhì)的視頻會加重人們眼睛的負(fù)擔(dān)，容易產(chǎn)生視覺疲 勞，甚至?xí)^暈?zāi)垦！?br> [0005] 因此，不管是在視頻監(jiān)控、軍事偵察監(jiān)視，還是再日常的視頻觀看中，要充分發(fā)揮 視頻的效能，都需要對視頻圖像進行增強處理以使圖像的效果達到最佳。通過圖像增強能 獲得更加清晰、可靠的圖像。
[0006] 圖像增強是指按特定的需要突出一幅圖像中的某些信息，同時削弱或去除某些不 需要信息的處理方法，其目的是使得處理后的圖像對某種特定的應(yīng)用比原始圖像更合適。
[0007] 圖像增強的方法分為空域法和頻域法兩種?？沼蚍ㄊ菍D像中的像素點進行操 作。頻域法是間接的處理方法，是先在圖像的頻域中對圖像的變換值進行操作，然后變回空 域。例如，先對圖像進行傅里葉變化到頻域，再對圖像的頻譜進行某種濾波修正，最后將修 正后的圖像進行傅里葉反變化到空域，以此增強圖像。
[0008] 空域法常用的處理方法包括：直方圖均衡、對比度拉升、動態(tài)gama、HDR處理。直方 圖均衡會使得處理后的圖像過暗或者過亮；對比度拉升對于強背景光或者強前景光圖像無 能為力；HDR計算量龐大，限制了其使用領(lǐng)域，且對于強背景光和前景光處理效果不佳。
[0009] 近年來發(fā)展起來的Retinex算法可以在動態(tài)范圍壓縮、邊緣增強和顏色恒常三方 面達到平衡，因此可以對各種不同類型的圖像進行自適應(yīng)性地增強。但Retinex算法容易 出現(xiàn)光暈現(xiàn)象。
[0010] 小波圖像增強算法計算復(fù)雜，雖能夠兼顧圖像信號的空域和頻域特性，但沒有充 分考慮到視覺的非線性特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述圖像增強方法對強背景光和 /或強前景光圖像的處理效果不佳，計算復(fù)雜的缺陷，提供一種圖像增強方法及裝置。
[0012] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0013] 一種圖像增強方法，包括以下步驟：
[0014] S1、接收二維圖像；
[0015] S2、計算所述二維圖像的亮度均值A(chǔ)和亮度中值Μ ;
[0016] S3、根據(jù)所述亮度均值Α和亮度中值Μ，將所述二維圖像進行分類；并根據(jù)所述分 類，利用不同分類對應(yīng)的非線性函數(shù)計算所述二維圖像每個像素的增強因子F;
[0017] S4、根據(jù)所述增強因子F對所述二維圖像中的每個像素的亮度值進行修正，以獲 得增強后的二維圖像并輸出。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟S3具體包括：
[0019] 當(dāng)A彡?\且|A-M|彡T3時，利用F = k計算所述二維圖像每個像素的增強因子 F；
[0020] 當(dāng) A < ?\ 且 | Α-Ml > T3 時，利用 F = (K(x)+b) X cos α+xX sin α 計算所述二維 圖像每個像素的增強因子F;
[0021] 當(dāng) ?\ < A < T2 且 ?Α-MI < T3 時，利用 F = aiXfJxHaj^XfJxHasXf^x)計算所 述二維圖像每個像素的增強因子F ;
[0022] 當(dāng) ?\ < A < T2 且 | Α-Ml > T3 時，利用 F = (K(x)+b) X cos α+χΧ sin α 計算所述 二維圖像每個像素的增強因子F ;
[0023] 當(dāng)A > Τ2時，利用F = aiXfJxHasXf^xHasXf^x)計算所述二維圖像每個像 素的增強因子F;
[0024] 其中，A (X) = aX cos ( Φ (X)), f2 (X) = (K (X)+b) X cos α+xX sin α，

【權(quán)利要求】
1. 一種圖像增強方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 接收二維圖像； 52、 計算所述二維圖像的亮度均值A(chǔ)和亮度中值Μ ; 53、 根據(jù)所述亮度均值Α和亮度中值Μ，將所述二維圖像進行分類；并根據(jù)所述分類，利 用不同分類對應(yīng)的非線性函數(shù)計算所述二維圖像每個像素的增強因子F ; 54、 根據(jù)所述增強因子F對所述二維圖像中的每個像素的亮度值進行修正，以獲得增 強后的二維圖像并輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像增強方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括： 當(dāng)A彡?\且|A-M|彡T3時，利用F = k計算所述二維圖像每個像素的增強因子F ; 當(dāng)A < ?\且| A-M| > T3時，利用F = (K(x)+b) X cos α+xX sin α計算所述二維圖像 每個像素的增強因子F; 當(dāng) ?\ < A < Τ2 且 |Α-Μ| < Τ3 時，利用 F = aiXfJxHasXf^xHasXf? 計算所述二 維圖像每個像素的增強因子F; 當(dāng) ?\ < A < T2 且 | A-M| > T3 時，利用 F = (K(x) +b) X cos α +xX sin α 計算所述二維 圖像每個像素的增強因子F; 當(dāng)A > Τ2時，利用F = aiXfJxHaj^Xf^xHasXfjx)計算所述二維圖像每個像素的 增強因子F; 其中，fjx) =aXcos(<Mx)),f2(x) = (K(x)+b)Xcosa+xXsina，

f k，a，b， c，p，n，a2, a3為預(yù)定的常數(shù)，且0彡a彡1，k > 1 ;x為所述二維圖像像素的亮度值；I\、 T2和T3為預(yù)設(shè)的閾值，A為所述二維圖像的亮度均值，Μ為所述二維圖像的亮度中值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像增強方法，其特征在于，所述當(dāng)Α彡1\且|Α-Μ| >Τ3時 及當(dāng)?\ < Α彡Τ2且| Α-Μ| > Τ3時的增強因子F的計算式中b、Ρ，η的取值不相同； 所述當(dāng)?\ < Α彡Τ2且|Α-Μ|彡Τ3時及當(dāng)A > Τ2時的增強因子F的計算式中a，b，c， P , n，a2, a3的取值不相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像增強方法，其特征在于，?\的值為80, T2的值為160, T3 的值為50。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像增強方法，其特征在于，所述步驟S4中，根據(jù)所述增強因 子F對所述二維圖像中的每個像素的亮度值進行修正的操作具體包括： 利用下述表達式對所述二維圖像中的每個像素的亮度值進行修正：
其中，y_new為像素增強后的亮度值，而X為該像素的原始亮度值。
6. -種圖像增強裝置，其特征在于，包括： 圖像接收模塊，用于接收二維圖像； 亮度均值和中值計算模塊，用于計算所述二維圖像的亮度均值A(chǔ)和亮度中值Μ ; 增強因子計算模塊，用于根據(jù)所述亮度均值Α和亮度中值Μ，將所述二維圖像進行分 類；以及用于根據(jù)所述分類，利用不同分類對應(yīng)的非線性函數(shù)計算所述二維圖像每個像素 的增強因子F; 圖像增強模塊，用于根據(jù)所述增強因子F對所述二維圖像中的每個像素的亮度值進行 修正，以獲得增強后的二維圖像并輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像增強裝置，其特征在于，所述增強因子計算模塊根據(jù)所 述分類，利用非線性函數(shù)計算所述二維圖像的增強因子F的計算式為： 當(dāng)A彡1\且|A-M|彡T3時，F(xiàn) = k; 當(dāng) A < ?\ 且 | A-M | > T3 時，F(xiàn) = (K (X) +b) X cos α +χΧ sin α ; 當(dāng) ?\ < A < Τ2 且 IΑ-ΜI < Τ3 時，F(xiàn) = ai X (χ) +a2 X f2 (χ) +a3 X f3 (χ); 當(dāng) < A < T2 且 I A_M I > T3 時，F(xiàn) = (K (x) +b) X cos α +xX sin a ; 當(dāng) A > T2 時，F(xiàn) = ai X (x) +a2 X f2 (x) +a3 X f3 (x); 其中，fjx) =aXcos(<i)(x))，f2(x) = (K(x)+b)Xcosa+xXsina，

，k, a, b, c，p 為預(yù)定的常數(shù)，且0；^a；^l，k>l;x為所述二維圖像像素的亮度值；I\、 T2和T3為預(yù)設(shè)的閾值，A為所述二維圖像的亮度均值，Μ為所述二維圖像的亮度中值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像增強裝置，其特征在于，所述當(dāng)Α彡1\且|Α-Μ| >Τ3時 及當(dāng)?\ < Α彡Τ2且| Α-Μ| > Τ3時的增強因子F的計算式中b、Ρ，η的取值不相同； 所述當(dāng)?\ < Α彡Τ2且|Α-Μ|彡Τ3時及當(dāng)A > Τ2時的增強因子F的計算式中a，b，c， P , n，a2, a3的取值不相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像增強裝置，其特征在于，?\的值為80, T2的值為160, T3 的值為50。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像增強裝置，其特征在于，所述圖像增強模塊利用下述表 達式對所述二維圖像中的每個像素的亮度值進行修正：
其中，y_new為像素增強后的亮度值，而X為該像素的原始亮度值。
【文檔編號】H04N1/409GK104219420SQ201310211249
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】安黃彬, 張曉霆 申請人:深圳市邁瑞思智能技術(shù)有限公司