基于高維仿生信息學(xué)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(lǐng)域中研究的熱點問題，其目的即期望通過調(diào)整圖像的亮度水平、增強圖像的細(xì)節(jié)信息及有效恢復(fù)圖像的顏色信息，從而提高圖像質(zhì)量以滿足人眼觀察或為后續(xù)圖像處理任務(wù)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(jié)構(gòu)的復(fù)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(lǐng)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(jìn)一步深入

2、研究的理論價值。
　　 高維空間仿生信息學(xué)理論自提出以來，在理論研究與實際應(yīng)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(xué)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(yīng)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(quán)值圖像濾波算法。該算法基于非局部加權(quán)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(yīng)矢量之間的夾角來構(gòu)造矢量雙權(quán)值核函數(shù)。由于更為有效地利用了局部圖塊的結(jié)構(gòu)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(jié)合所提高維空間矢量雙權(quán)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(gòu)造彩色矢量雙權(quán)值濾波進(jìn)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(diào)節(jié)

4、函數(shù)實現(xiàn)了圖像的細(xì)節(jié)信息增強；最后結(jié)合一種線性顏色恢復(fù)算法有效保持了顏色信息。相關(guān)實驗結(jié)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(jié)果優(yōu)于同類Retinex算法。
　　 3．基于高維仿生信息學(xué)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(zhuǎn)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(yīng)調(diào)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(jié)合HSV顏色空間轉(zhuǎn)換方法，得到本文彩色圖像增強算法。相關(guān)實驗結(jié)果表明，利用該算法所得增強后圖像細(xì)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(jìn)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