[发明专利]基于亮通道滤波的彩色图像增强方法

权利要求书

1.一种基于亮通道滤波的彩色图像增强方法，包括如下步骤：

(1)通过数字成像设备，获得单幅彩色数字图像P(x,y)；

(2)将获取的彩色数字图像转换到RGB颜色空间，并求取每个像素点在该颜色空间下的RGB分量最大值，获得亮通道图像I(x,y)，并将亮通道图像作为光照分量的初步估计值，其中(x,y)是图像中任一像素的坐标；

(3)对亮通道图像I(x,y)进行灰度闭运算，得到光照分量的粗估计值I′(x,y)：

3a)对亮通道图像I(x,y)进行灰度膨胀运算，即选取碟形结构元素，使该结构元素中心在亮通道图像I(x,y)图像内能逐点滑动，再用亮通道图像I(x,y)中与结构元素重合像素中的最大灰度值替代亮通道图像I(x,y)中与结构元素中心重合的像素灰度值，得到亮通道图像I(x,y)灰度膨胀后的结果I_t(x,y)；

3b)对灰度膨胀后的结果I_t(x,y)进行灰度腐蚀运算，即选取碟形结构元素，使该结构元素中心在灰度膨胀后的结果I_t(x,y)图像内逐点滑动，再用灰度膨胀后的结果I_t(x,y)中与结构元素重合像素中的最小灰度值替代I_t(x,y)中与结构元素中心重合的像素灰度值，得到光照分量的粗估计值I′(x,y)；

(4)结合亮通道图像I(x,y)，通过快速联合双边滤波器对光照分量的粗估计值I′(x,y)进行细化处理，得到光照分量L(x,y)：

4a)将亮通道图像I(x,y)和光照分量的粗估计值I′(x,y)作为快速联合双边滤波器的输入图像，并对亮通道图像I(x,y)的空间分辨率进行α倍的降采样，对亮通道图像I(x,y)的幅度分辨率进行β倍的降采样，得到网格化的三维空间(x_d,y_d,I_d)，其中x_d为降采样后的空间横坐标，y_d为降采样后的空间纵坐标，I_d为降采样后的灰度值，α＝16，β＝10；

4b)利用网格化的三维空间构造灰度值三维数组：I_data(x_d,y_d,I_d)和权值三维数组：I_w(x_d,y_d,I_d)；

4c)遍历亮通道图像I(x,y)的每个像素，将光照分量粗估计值I′(x,y)中与亮通道图像I(x,y)中坐标相同像素点的灰度值累加至灰度值三维数组I_data(x_d,y_d,I_d)，并对权值三维数组I_w(x_d,y_d,I_d)累加1；

4d)分别对累加后的灰度值三维数组I_data(x_d,y_d,I_d)和累加后的权值三维数组I_w(x_d,y_d,I_d)进行三维高斯滤波，得到灰度值滤波结果为I′_data(x_d,y_d,I_d)，和权值滤波结果为I′_w(x_d,y_d,I_d)，再用灰度值滤波结果I′_data(x_d,y_d,I_d)点除权值滤波结果I′_w(x_d,y_d,I_d)，得到灰度值归一化结果I_G(x_d,y_d,I_d)；

4e)对灰度值归一化结果I_G(x_d,y_d,I_d)进行三线性插值运算，得到光照分量L(x,y)；

(5)将光照分量L(x,y)代入光照-反射成像模型，求解单幅彩色图像P(x,y)在RGB颜色空间中RGB各通道的反射分量R^c(x,y)，将反射分量R^c(x,y)灰度值扩展至区间[0,255]，得到的彩色图像即为最终的增强结果：

5a)将光照分量L(x,y)代入光照-反射成像模型，求解单幅彩色图像P(x,y)在RGB颜色空间中RGB各颜色通道的反射分量R^c(x,y)，并将其截断在区间[0,1]，用以下公式表示：

$R^c(x,y)=\frac{P^c(x,y)}{max\{L(x,y),0.1\}},$

其中，c∈{R,G,B}；P^c(x,y)为输入图像P(x,y)中坐标为(x,y)的像素的RGB任一颜色通道的灰度值；为避免光照分量L(x,y)灰度值过小造成的计算误差，选取0.1作为光照分量的下限值；

5b)将RGB三个颜色通道的反射分量R^c(x,y)中每个像素的值乘以255，取整并截断至区间[0,255]，得到的彩色图像就是最终增强的结果。

2.根据权利要求1所述的基于亮通道滤波的彩色图像增强方法，其特征在于：所述的亮通道图像I(x,y)，其表示公式如下：

I(x,y)＝max{P^c(x,y)}

其中，P^c(x,y)为输入图像P(x,y)中坐标为(x,y)的像素的RGB任一颜色通道灰度值。