[发明专利]一种基于虚拟多曝光融合的不均匀光照图像增强方法

权利要求书

1.一种基于虚拟多曝光融合的不均匀光照图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将输入的不均匀光照图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间,并分离出图像的亮度分量V、色调分量H与饱和度分量S；

步骤二：依据相机响应模型采用合适的亮度映射函数，对亮度分量V中曝光不足的像素寻优大于1的最佳曝光比k_opt1使亮度映射后的信息熵最大，进而利用k_opt1对V通道分量所有像素进行虚拟曝光，生成一幅增强曝光的图像V₁，同理，对亮度分量V中曝光过多的像素寻优小于1的最佳曝光比k_opt2使亮度映射后的信息熵最大，进而利用k_opt2对V通道分量所有像素进行虚拟曝光，生成一幅减弱曝光的图像V₂，将V、V₁和V₂这三幅图像组成曝光序列图像；

步骤三，采用带细节提升的多曝光图像融合方法，对步骤二所得曝光序列图像进行融合，得到增强后的图像V分量；

步骤四，用增强后的V分量和保持不变的H分量和S分量重新合成HSV图像，并将其转换回RGB颜色空间作为最终的图像增强结果输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟多曝光融合的不均匀光照图像增强方法，其特征在于，所述步骤一的实现过程为：

利用彩色图像的颜色空间转换公式，将输入的不均匀光照图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，从而得到相应的亮度分量V、色调分量H与饱和度分量S，其中亮度分量V用于后续步骤的处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟多曝光融合的不均匀光照图像增强方法，其特征在于，所述步骤二的实现过程为：

描述相机响应模型的亮度映射函数即BMF函数g(V,k)，以亮度分量V为参考图像，通过设置不同的曝光比k可生成具有不同曝光比的图像，起到改变图像像素亮度值的作用；

采用BMF函数对不均匀光照图像的V通道进行增强曝光，为了找到最佳曝光比提高曝光不足的像素的亮度，先利用Q＝{V(x)|T(x)τ₁}过滤得到曝光不足的像素的灰度值集合Q，其中T为原始图像V的光照分量，可基于Retinex理论估计T，τ₁是区分曝光不足像素的灰度阈值，比它小的灰度值对应的像素被认为是曝光不足的，则曝光不足的像素点的信息熵为：其中p_i代表Q中每个灰度等级i出现的概率，将曝光不足的像素转化为曝光好的像素有助于提升图像可见度、增大图像信息量，所以使用图像信息熵最大化的原则来求解增强曝光的最佳曝光比为：同理，采用BMF函数对不均匀光照图像的V通道进行减弱曝光，为了找到最佳曝光比降低曝光过多的像素的亮度，只需改变灰度阈值条件，就可得到曝光过多的像素点的灰度值集合Q＝{P₀(x)|T(x)τ₂}，其中τ₂是区分曝光过多像素的灰度阈值，使用图像信息熵最大化的原则来求解减弱曝光的最佳曝光比为：从而，得到增强曝光的图像V₁＝g(V,k_opt1)和减弱曝光的图像V₂＝g(V,k_opt2)，V以及由它虚拟曝光生成的V₁、V₂三幅图像组成同一场景不同曝光的图像序列。