一種低照度圖像增強方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低照度圖像增強方法和系統(tǒng)，屬于圖像處理【技術領域】。該方法包括：將輸入的原始圖像由RGB空間轉換到HIS空間；保持圖像的飽和度和色調分量不變，對亮度分量進行增強；將亮度增強后的圖像由HIS空間轉換到RGB空間并輸出。采用本發(fā)明，在增強圖像亮度的同時，能夠避免極暗區(qū)域(即接近黑色的區(qū)域)在增強后變成鮮艷的彩色，更適合符合人的視覺特征，同時復雜度低、運算量小，不僅能實時處理高清圖像，而且能降低對硬件的性能要求。
【專利說明】一種低照度圖像增強方法和系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理【技術領域】，尤其涉及一種低照度圖像增強方法和系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]在圖像采集或視頻監(jiān)控的應用中，經(jīng)常會有夜視或背光等低照度的情況，采集到的圖像偏暗，可辨識度低，需要進行圖像增強處理后才能進行特定的應用。圖像增強就是擴大圖像的亮度范圍和提高圖像的整體亮度，改善圖像的主觀質量，使得無法辨識的圖像細節(jié)能夠被人眼或機器識別。
[0003]常見的圖像增強處理方法包括亮度變換法、同態(tài)濾波法、梯度域增強方法以及Retinex增強方法等。以直方圖均衡化法為代表的亮度變換法能使圖像亮度分布更均勻，并增強圖像對比度，但容易產(chǎn)生過增強現(xiàn)象?；谡彰?反射模型的同態(tài)濾波法將圖像分為高、低頻兩部分，達到增強圖像對比度同時壓縮圖像動態(tài)范圍的目的，但會出現(xiàn)過增強現(xiàn)象，對高光區(qū)、陰影增強效果差。梯度域增強方法則對原圖像的梯度進行處理，通過減小圖像梯度值壓縮圖像動態(tài)范圍，增大局部梯度值來增強圖像邊緣。缺點是會使圖像在一定程度上銳化，并且在梯度域中重建圖像需要一定的數(shù)值算法，不適合實時使用。Retinex增強方法使用高斯平滑函數(shù)估計原圖像的亮度分量，應用光照補償方法逼近反射圖像，能在保持圖像亮度的同時增強圖像暗處的信息，但存在著運算量大的問題，很難實時處理高清圖像，缺乏普適性，且在RGB顏色空間下直接對圖像進行增強處理容易產(chǎn)生顏色丟失，不符合人的視覺特征。


【發(fā)明內容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種魯棒性強、易于實現(xiàn)、更適合人的視覺特征的低照度圖像增強方法和系統(tǒng)，以解決目前低照度圖像增強方法運算量大，缺乏普適性，難以實時處理高清圖像的技術問題。
[0005]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案如下:
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供的一種低照度圖像增強方法包括:
[0007]將輸入的原始圖像由RGB空間轉換到HIS空間；
[0008]保持圖像的飽和度和色調分量不變，對亮度分量進行增強；
[0009]將亮度增強后的圖像由HIS空間轉換到RGB空間并輸出。
[0010]優(yōu)選地，將輸入的原始圖像由RGB空間轉換到HIS空間進一步包括按以下公式進行轉換:

【權利要求】
1.一種低照度圖像增強方法，其特征在于，該方法包括: 將輸入的原始圖像由RGB空間轉換到HIS空間； 保持圖像的飽和度和色調分量不變，對亮度分量進行增強； 將亮度增強后的圖像由HIS空間轉換到RGB空間并輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的低照度圖像增強方法，其特征在于，所述將輸入的原始圖像由RGB空間轉換到HIS空間進一步包括按以下公式進行轉換:
其中，I表示亮度，S表示飽和度，H表示色調；R、G、B分別表示紅、綠、藍三個彩色通道；minO表示最小值，mean O表示均值；A的取值范圍為[200，255]。
3.根據(jù)權利要求1所述的低照度圖像增強方法，其特征在于，所述保持圖像的飽和度和色調分量不變，對亮度分量進行增強進一步包括: 對亮度分量進行自適應濾波，得到光照圖； 計算所述原始圖像的反射圖； 調整所述光照圖的對比度； 根據(jù)所述反射圖和對比度調整后的光照圖合成增強后的亮度圖。
4.根據(jù)權利要求3所述的低照度圖像增強方法，其特征在于，所述對亮度分量進行自適應濾波，得到光照圖進一步包括: 預設M個不同的N*N的模板窗口；其中，M取大于I的整數(shù)，N取包括3以上的奇數(shù)；所述模板窗口中的值由O和I組成，由值為I的點組成的多邊形形狀各不相同，所有多邊形組合起來要覆蓋整個模板窗口； 針對每一個像素點，計算每個模板窗口的亮度均值Meanm及對應的方差31]]，其中，111為I到M的整數(shù)； 獲取每一個像素點的最小方差δ m對應模板窗口的亮度均值Meanm作為該像素點的亮度濾波后的值，即得到該像素點的光照值。
5.根據(jù)權利要求3所述的低照度圖像增強方法，其特征在于，所述調整所述光照圖的對比度進一步包括: 剔除所述光照圖中光照值兩端所占比例小于預設的比例值的像素點； 計算剩余的像素點的平均光照值； 將剩余的像素點每一個像素點的光照值分別減去所述平均光照值，得到光照差值圖； 將所述光照差值圖中每個像素點的光照差值分別乘以預設的調整因子； 將所述光照差值圖中每個像素點的調整后的光照差值分別加上平均光照值，即得到對比度調整后的光照圖。
6.一種低照度圖像增強裝置，其特征在于，該裝置包括: 第一轉換模塊，用于將輸入的原始圖像由RGB空間轉換到HIS空間； 亮度增強模塊，用于保持圖像的飽和度和色調分量不變，對亮度分量進行增強； 第二轉換模塊，用于將亮度增強后的圖像由HIS空間轉換到RGB空間并輸出。
7.根據(jù)權利要求6所述的低照度圖像增強裝置，其特征在于，所述第一轉換模塊具體用于按以下公式進行轉換:
其中，I表示亮度，S表示飽和度，H表示色調；R、G、B分別表示紅、綠、藍三個彩色通道；minO表示最小值，mean O表示均值；A的取值范圍為[200，255]。
8.根據(jù)權利要求6所述的低照度圖像增強裝置，其特征在于，所述亮度增強模塊包括: 自適應濾波單元，用于對亮度分量進行自適應濾波，得到光照圖； 反射圖計算單元，用于計算所述原始圖像的反射圖； 對比度調整單元，用于調整所述光照圖的對比度； 圖像合成單元，用于根據(jù)所述反射圖和對比度調整后的光照圖合成增強后的亮度圖。
9.根據(jù)權利要求8所述的低照度圖像增強裝置，其特征在于，所述自適應濾波單元包括: 模板設置子單元，用于預設M個不同的N*N的模板窗口；其中，M取大于I的整數(shù)，N取包括3以上的奇數(shù)；所述模板窗口中的值由O和I組成，由值為I的點組成的多邊形形狀各不相同，所有多邊形組合起來要覆蓋整個模板窗口 ； 計算子單元，用于針對每一個像素點，計算每個模板窗口的亮度均值Meanm及對應的方差δ m,其中，m為I到M的整數(shù)； 確定子單元，用于獲取每一個像素點的最小方差八對應模板窗口的亮度均值MeanJt為該像素點的亮度濾波后的值，即得到該像素點的光照值。
10.根據(jù)權利要求8所述的低照度圖像增強裝置，其特征在于，所述對比度調整單元包括: 過濾子單元，用于剔除所述光照圖中光照值兩端所占比例小于預設的比例值的像素占.光照均值計算子單元，用于計算剩余的像素點的平均光照值； 差值圖計算子單元，用于將剩余的像素點每一個像素點的光照值分別減去所述平均光照值，得到光照差值圖； 調整子單元，用于將所述光照差值圖中每個像素點的光照差值分別乘以預設的調整因子; 校正子單元，用于將所述光照差值圖中每個像素點的調整后的光照差值分別加上平均光照值，即得到對比度調整后的光照圖。
【文檔編號】G06T5/00GK104182947SQ201410458453
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權日:2014年9月10日
【發(fā)明者】李芳 , 吳金勇, 王軍 申請人:安科智慧城市技術（中國）有限公司