[发明专利]一种低照度图像增强方法

说明书

(一)技术领域

本发明提供一种低照度图像增强方法，属于图像增强技术领域。具体地说，在低照度成 像条件下，基于本发明方法增强低照度成像条件下普通相机成像对比度，提高图像的可视性。 另外，本发明方法可应用于医学图像、遥感图像的对比度增强。

(二)背景技术

在雾天、阴雨天和晚上等低照度条件下，采集的图像对比度很低，可视性很差。另外， 低照度下图像采集设备中扰动电流干扰明显，图像表现为有大量的闪烁点或不规则条纹，低 照度下的噪声使得视频的质量有较大损失，同时也造成视频编码的码率急剧攀升。因此，增 强低照度下图像对比度，在民用如智能交通系统、安全监视等以及军事应用中如成像侦查系 统中都具有重要的应用价值。

直方图均衡是一种常用的图像对比度增强算法。根据灰度级变换函数计算方式的不同， 直方图均衡方法可分为全局直方图均衡和局部直方图均衡。全局直方图均衡方法是基于整个 图像的直方图计算灰度变换函数，然后对整个图像做相同的变换，没有考虑图像的局部信息， 因此造成部分高频图像信息丢失。针对该问题，出现了许多改进算法，如D.门沃特，L.纳吉 曼等的“亮度保持的多直方图均衡图像增强方法”中的方法，I.贾法尔，H.英的“变分直方 图均衡灰度图像增强新算法”等。

局部直方图均衡算法的基本思想是根据所关心区域的局部特性来计算灰度变换函数，并 应用于相应的区域，因此能够克服全局直方图均衡化难以适应局部灰度分布的缺陷，可以获 得较好的对比度增强效果。按照均衡子块的重叠程度来分类，局部直方图均衡算法可分为子 块不重叠、子块重叠方法和子块部分重叠方法。由于局部直方图均衡算法需要对整幅图像每 个象素点为中心的子块进行直方图均衡化计算，因此计算量大，算法实时性差。虽然子块部 分重叠直方图均衡算法提高了计算效率，但是存在块效应以及如何确定最优块重叠量的问题。 一种有效的减少局部直方图均衡算法计算量的方法是基于函数插值的方法。其基本思想是用 J.B.齐默曼，S.M.皮波尔的“一种自适应直方图均衡图像对比度增性能评估方法”中所描述的 插值方法：计算部分采样点上的灰度变换函数，其他采样点的变换函数用其4邻域的变换函 数插值计算得到。

K.P.威廉的著作“数字图像处理”(第三版)中介绍的沃利斯滤波器是一种经典的自适 应对比度均衡是图像增强算法，其基本思想是将影像的灰度均值和方差(即影像灰度的动态范 围)映射到给定的灰度均值和方差值。该滤波器实际上是一种局部影像变换，它使在影像不同 位置处的灰度方差和灰度均值都具有近似相等的数值，即影像反差小的区域的反差增大，影 像反差大的区域的反差减小，使得影像中灰度的微小变化信息得到增强。上述特性使沃利斯 滤波器对低反差影像和反差不均匀的影像有特殊的作用。由于该滤波器在计算影像的局部灰 度方差和均值时引入平滑算子，所以它在增强影像有用信息的同时抑制了噪声，提高了影像 的信噪比，使影像中存在的极为模糊的纹理模式得到增强。但是，该方法的缺点是分块处理 块效应显著，对比度均衡过程中没有考虑邻域像素的灰度。

本发明方法充分利用图像邻域间具有很强空间相似性或空间几何关系的属性，设计了一 种自适应沃利斯滤波器低照度图像增强方法。

(三)发明内容

1、目的

克服现有技术的计算量大和没有充分利用图像邻域相关性的不足，提供一种适用性广且 计算效率高的低照度下图像增强技术。用户可根据自己需要增强图像类型的不同，方便的设 计相应的增强参数，快速实现图像对比度增强。

2、技术方案

本发明具体实施所需设备条件是：①普通的PIV3.4Ghz 1G RAM微机；②社区普通安全监 控摄像头；③摄像头物理参数为：型号：NZ-K508，图像传感器：1/3 color SONY Super HAD CCD，有效像素：752(H)×582(V)；线数：480线；最低照度：0lux/F1.2；视频输出：1.0Vp-p/75Ω；镜头 规格：内置25毫米镜头.

本发明具体实施所需环境条件是：普通社区安全监控成像环境。

本发明是一种低照度下的图像增强方法，它能够在个人用普通计算机上离线实现低照度 图像，也可以在DSP嵌入式系统中对768x576标准视频进行实时实现低照度图像增强。本发明 是一种低照度成像增强方法，其技术方案如下：

本发明一种低照度下的图像增强方法，其方法步骤如下：