[发明专利]一种基于移动窗口粒子群优化的过曝图像质量增强方法

权利要求书

1.一种基于移动窗口粒子群优化的过曝图像质量增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将RGB图像分解成HSV图像，提取亮度层图像V；

(2)确定分块规则，将得到的亮度层图像用矩形窗进行重叠分块，其中重叠部分的大小取决于分块图像的大小和整张图像的大小；

(3)将第i行第j列分块图像进行PSO迭代选择出最优gamma值；其中PSO的迭代优化函数是通过图像熵、图像曝光度和图像均方根对比度三个参数平方加权和计算得到；

(4)将分块图像进行最优gamma值校正，得到增强校正后的分块图像；

(5)将增强校正后的分块图像按照其原位置进行基于亮度和距离的比例融合，得到增强后的完整亮度层图像V’；

(6)将亮度层图像V’以及H、S图像重新得到图像质量增强后的RGB图像；

所述步骤(3)实现过程如下：

构建PSO适应度函数，采用加权求和模型构建合适的PSO适应度函数：

其中，ω₁，ω₂和ω₃为权重系数；E表示的是分块图像的熵，表达式如下：

其中，x表示灰度值，p(x)表示对应灰度值概率；

RMS表示分块图像的均方根对比度，表达式如下：

其中，M和N分别表示分块图像的横向尺寸和纵向尺寸，x_ij表示第i行第j列像素点的灰度值，表示分块图像的平均灰度值；

EV表示分块图像的曝光度，表达式如下：

其中，L表示分块图像的最大灰度值，x表示灰度值，p(x)表示对应灰度值概率。

2.根据权利要求1所述的基于移动窗口粒子群优化的过曝图像质量增强方法，其特征在于，步骤(2)所述的分块规则为：

a)分块图像的横向尺寸占原图的1/3～1/4，纵向尺寸占原图的1/5～1/6；

b)分块图像的横向尺寸占原图的1/5～1/6，纵向尺寸占原图的1/3～1/4。

3.根据权利要求1所述的基于移动窗口粒子群优化的过曝图像质量增强方法，其特征在于，步骤(4)通过以下公式实现：

其中，表示第i行第j列位置的分块图像，max()函数用于求得分块图像的最大灰度值，gamma系数表示分块图像对应的gamma值，表示经过gamma增强后的输出分块图像，其中sub表示分块，out表示输出。

4.根据权利要求1所述的基于移动窗口粒子群优化的过曝图像质量增强方法，其特征在于，步骤(5)所述的融合分为横向融合和纵向融合；所述横向融合过程如下：

首先将I₁完整的图像与I₂图像中未重叠的区域I₂(1:m1,dis+1:n2)进行横向拼接成一个初步的融合后图像I_out；再对图像I_out中重叠的部分进行如公式(6)所示的灰度值调整，得到最终的融合后图像I_out；

其中，冒号的作用是用于表示坐标的区间范围从冒号左侧坐标到冒号右侧坐标，I₁和I₂是需要融合的两个图像，m1是I₁和I₂图像的垂直尺寸，n1是I₁图像的水平尺寸，n2是I₂图像的水平尺寸，dis是I₁和I₂图像之间重叠的水平区域长度，z对应像素坐标的变化，I_out表示融合后图像。