[发明专利]一种光照自适应的人脸图像增强方法

权利要求书

1.一种光照自适应的人脸图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对于在不同光照条件下获取的人脸图像，计算其平均亮度；

步骤二：将输入人脸图像的平均亮度与经由统计学习得到的正常光照人脸图像的亮度区间进行比较，判定其光照水平，分为低光照、高光照或正常光照三种情况，所述正常光照人脸图像的亮度区间由人脸识别系统中正常光照条件下注册的所有人脸图像平均亮度的平均值μ和标准差σ确定，表示为[μ-λ₁σ，μ+λ₂σ]，其中λ₁、λ₂是可调系数；

步骤三：对判定为低光照或高光照人脸图像基于相机响应模型的原理产生相应虚拟的曝光良好的图像，再进行图像融合达到有针对性地光照增强的目的，对于正常光照图像，则不进行处理，直接输出；

步骤四：每一次光照增强处理后，再一次计算其平均亮度并衡量光照水平，通过自适应地迭代以上图像增强处理过程，直到最终输出正常光照水平的人脸图像为止。

2.根据权利要求1所述的一种光照自适应的人脸图像增强方法，其特征在于，所述步骤一的实现过程为：

对于任意输入的人脸图像，若为灰度图像，则直接计算其平均灰度值作为平均亮度，若为彩色图像，则先转换为灰度图像或直接计算其亮度分量通道图像，再求平均亮度。

3.根据权利要求1所述的一种光照自适应的人脸图像增强方法，其特征在于，所述步骤二的实现过程为：

对人脸识别系统中正常光照条件下采集到的注册的训练集样本进行统计，计算每个样本的平均亮度m_i，i＝1，2，...，n，n表示样本的总数，然后求所有样本的平均值和标准差则正常光照人脸图像的亮度区间表示为[μ-λ₁σ，μ+λ₂σ]，其中λ₁、λ₂是可调系数；设输入人脸图像的平均亮度为m，则通过与正常光照人脸图像的亮度区间的上下限进行比较，可将其分为3类：(1)当m＜μ-λ₁σ时，该图像属于低光照图像；(2)当m＞μ+λ₂σ时，该图像属于高光照图像；(3)当m∈[μ-λ₁σ，μ+λ₂σ]时，该图像属于正常光照图像；

可调系数λ₁、λ₂决定了正常光照人脸图像的亮度区间的长度，设图像的灰度值均归一化到区间[0，1]，确定合适的系数λ₁、λ₂需要同时满足3个条件使最终确定的正常光照人脸图像的亮度区间处于中等照度范围且尽量紧凑且：(1)正常光照人脸图像的亮度区间要包含0.5，即μ-λ₁σ＜0.5＜μ+λ₂σ；(2)正常光照人脸图像的亮度区间长度要至少包含10％的值域空间，即(λ₂-λ₁)σ≥0.1；(3)考虑用于统计分析的部分样本可能含有噪声，定义样本包含率其中N为训练集的样本总数，M表示平均亮度落在区间[μ-λ₁σ，μ+λ₂σ]上的训练集样本数，当设定η至少满足某个比率时，要使得正常光照人脸图像的亮度区间长度(λ₂-λ₁)σ最小。