[发明专利]一种基于图像导数结构的颜色恒常性计算方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于颜色恒常性计算和图像光照处理技术领域，具体涉及一种基于 图像导数结构的颜色恒常性计算方法。

背景技术

颜色作为一种简单、直接且有效的特征已经广泛应用于物体识别、图像检 索、场景理解等各种计算机视觉相关领域。但是颜色又是一种极其不稳定的图 像特征，任何一种成像设备所获取的图像颜色至少依赖于三种主要的因素：场 景中物体表面的物理反射特性、成像时场景中的光照条件以及成像设备的成像 参数，因此，同一场景在不同光照下的图像颜色有可能存在巨大的差异。幸运 的是，人类视觉系统的颜色恒常性功能能够很好地消除光照对颜色的影响，得 到一种稳定的颜色感知。为了提高计算机视觉系统颜色视觉的稳定性，类似的 颜色恒常性功能对于计算机视觉系统来说也是非常必要的。因此，颜色恒常性 计算是计算机视觉中一个重要的研究课题。

颜色恒常性计算的目的是将未知光照条件下的图像矫正成标准白光下的图 像，这个过程一般可分为两个步骤：首先估计出图像成像时的光照颜色，然后 利用Von Kries模型(又称对角模型)将图像映射到标准白光下。W.Xiong将图 像的光照估计算法分为无监督的算法和有监督的算法。

无监督的颜色恒常性计算算法是指利用图像本身底层的颜色特征估计得到 图像成像时的光照颜色，而不依赖于其他的先验知识。最简单的一种无监督的 颜色恒常性算法就是White Patch算法，White Patch算法假定图像中存在白色表 面，于是RGB三个颜色通道的最大值将被用作图像的光照颜色，因此，White patch算法又被称为maxRGB算法。Grey World算法是另一个比较简单并且广泛 应用的颜色恒常性计算算法，该算法是基于Grey World的假设提出来的。Grey World假设认为：场景中所有物理表面的平均反射是无色差的(The average reflectance in a scene is achromatic)，即灰色的，也就是说，在RGB三个颜色通 道下，场景中的对三个颜色通道的平均反射率是相等的，因此，三个通道的平 均值可以看作图像的光照颜色。为了将Grey World更一般化，Finlayson等将闵 可夫斯基范式(Minkowski-norm)引入到Grey World算法，提出了一种Shades of Grey(SoG)算法，其利用Minkowski-norm距离代替简单求平均值的方法。最近， J.v.Weijer等通过对对立颜色空间(Opponent Color Space)上的图像颜色导数分 布观察，提出一种新的Grey Edge假设：场景中所有物理表面的平均反射差分是 无色差的(the average of the reflectance differences in a scene is achromatic)，也即 是灰色的。基于Grey Edge假设，J.V.Weijer等提出了一个统一的颜色恒常性计 算框架，该框架不仅包含了maxRGB、Grey World、以及Shades of Grey算法， 并且可将颜色恒常性计算推广到图像的高阶导数空间。