基于高維仿生信息學理論的彩色圖像增強處理研究.pdf

1、彩色圖像增強是近年來圖像處理領域中研究的熱點問題，其目的即期望通過調整圖像的亮度水平、增強圖像的細節(jié)信息及有效恢復圖像的顏色信息，從而提高圖像質量以滿足人眼觀察或為后續(xù)圖像處理任務提供信息保證。盡管目前己出現(xiàn)了多種不同形式的增強算法，但由于彩色圖像自身結構的復雜性與多樣性，以及為追求符合人眼視覺一致性的效果輸出，彩色圖像增強仍是圖像處理領域中亟待解決的一個難點問題。無論是從增強性能還是問題本身的解決思路和方法方面，依然具有值得進一步深入

2、研究的理論價值。
　　 高維空間仿生信息學理論自提出以來，在理論研究與實際應用方面均取得了一系列豐富的成果。本文以高維仿生信息學基本原理為出發(fā)點，以彩色圖像增強處理為工作主線，為該問題提出一種新的思路與解決途徑。本文所完成的工作主要包括以下幾方面內(nèi)容：
　　 1．針對彩色圖像增強處理中的自適應濾波問題，提出一種基于高維空間點位置分布分析的矢量雙權值圖像濾波算法。該算法基于非局部加權思想，將所考察的局部圖塊均視為高維空間中

3、的一個點，提出利用點之間的空間距離及點對應矢量之間的夾角來構造矢量雙權值核函數(shù)。由于更為有效地利用了局部圖塊的結構信息，所提算法在邊緣保持及噪聲抑制方面均能獲得較好的效果。
　　 2．基于Retinex理論框架，結合所提高維空間矢量雙權值濾波提出一種新的Retinex彩色圖像增強算法。首先依據(jù)人眼對顏色信息的敏感特性，通過引入顏色相似度函數(shù)構造彩色矢量雙權值濾波進行背景光照估計，有效消除了光暈現(xiàn)象；其次通過引入一個局部對比度調節(jié)

4、函數(shù)實現(xiàn)了圖像的細節(jié)信息增強；最后結合一種線性顏色恢復算法有效保持了顏色信息。相關實驗結果表明，所提算法在光暈消除及顏色保持方面有一定優(yōu)勢，所得增強結果優(yōu)于同類Retinex算法。
　　 3．基于高維仿生信息學理論，提出一種新的圖像增強算法，為圖像增強問題提供了一種全新的思路與解決途徑。利用高維空間同源連續(xù)性原理，將圖像增強問題轉化為一系列同源點的定位問題。針對圖像增強涉及的基本問題，提出通過點在不同超球面的不同定位實現(xiàn)圖像的亮

5、度自適應調整；通過點在同一超球面的不同定位實現(xiàn)圖像的局部對比度增強；最后，結合HSV顏色空間轉換方法，得到本文彩色圖像增強算法。相關實驗結果表明，利用該算法所得增強后圖像細節(jié)明亮、生動，顏色鮮明、自然，增強性能均明顯優(yōu)于比較算法，尤其在局部對比度增強方面具有較大的優(yōu)勢。
　　 4．從高維空間幾何角度出發(fā)對圖像處理中的若干典型問題進行了一些探討。給出一種經(jīng)典PCA方法的高維空間幾何解釋，并得到一種PCA的幾何實現(xiàn)算法，所提算法計算