圖像增強(qiáng)的相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、圖像增強(qiáng)是指以滿足特定應(yīng)用需求為目的，突出圖像中感興趣區(qū)域信息，抑制或去除其他信息，針對(duì)不同的應(yīng)用而異的圖像分析識(shí)別預(yù)處理，其目標(biāo)是變換原圖像信息為更加適合人機(jī)辨識(shí)的系列方法。對(duì)圖像質(zhì)量的要求也隨著多媒體技術(shù)和產(chǎn)品的不斷發(fā)展和在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而不斷提高。而通常圖像在獲取過程中受成像設(shè)備、場(chǎng)景動(dòng)態(tài)范圍、光照條件等因素影響，使得圖像質(zhì)量下降，甚至于影響后續(xù)的人機(jī)圖像分析識(shí)別。為此，需要對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整、對(duì)比度增強(qiáng)、彩色圖像增強(qiáng)處理及

2、視覺感知一致性等方面的處理來獲得高質(zhì)量的圖像。論文以具體應(yīng)用目標(biāo)要求為基準(zhǔn)，通過對(duì)圖像的視覺效果增強(qiáng)相關(guān)理論和技術(shù)方法的深入研究，分析其在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題和缺點(diǎn)，進(jìn)一步提出相應(yīng)的改進(jìn)增強(qiáng)算法。主要包括對(duì)彩色圖像本身的增強(qiáng)、基于圖像域的多曝光圖像融合增強(qiáng)以及基于頻率域的多傳感器圖像融合增強(qiáng)。
　　本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：
　　1.提出一種基于視覺感知的色調(diào)映射(Tone Mapping, TM)彩色圖像增強(qiáng)方法。針對(duì)人類視覺的全

3、局和局部感知自適應(yīng)性，通過改進(jìn)相應(yīng)的 S型色調(diào)映射函數(shù)，有效實(shí)現(xiàn)圖像對(duì)比度增強(qiáng)。為克服直接在RGB彩色空間中做增強(qiáng)處理后色彩失真和不自然的感觀效果，通過將原圖像變換到La*b*顏色空間中再進(jìn)行增強(qiáng)處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能保持彩色一致性和實(shí)現(xiàn)圖像快速增強(qiáng)。
　　2.提出一種結(jié)合Retinex理論和遺傳算法(Genetic Algorithm, GA)優(yōu)化的快速彩色圖像增強(qiáng)方法。將基于灰度圖像的傳統(tǒng)圖像增強(qiáng)方法直接推廣應(yīng)用到彩色圖像

4、增強(qiáng)，必然會(huì)破壞圖像的彩色平衡，造成色彩感知的不協(xié)調(diào)性。為此，提出一種基于遺傳算法優(yōu)化的快速對(duì)比度增強(qiáng)算法，結(jié)合Retinex理論對(duì)圖像的亮度進(jìn)行處理，消除光暈，最后重建增強(qiáng)后的彩色圖像克服了色彩不協(xié)調(diào)問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明使用所提出的方法增強(qiáng)后的彩色圖像視覺質(zhì)量得以提高且優(yōu)于其他傳統(tǒng)的技術(shù)方法，并展示了其有效性和魯棒性。
　　3.提出一種基于梯度信息的多曝光融合（Multi-exposure Fusion）高動(dòng)態(tài)范圍圖像（High

5、Dynamic Range Image, HDRI）合成方法。為克服通用多曝光融合增強(qiáng)中權(quán)值平均等方法中出現(xiàn)的不考慮信息重要性及鄰域像素關(guān)系所造成的細(xì)節(jié)損失和模糊等問題，提出依賴于圖像曝光質(zhì)量評(píng)估及梯度域信息進(jìn)行權(quán)值設(shè)計(jì)，對(duì)圖像進(jìn)行融合，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明增強(qiáng)的圖像兼具原始圖像在暗區(qū)和亮區(qū)的相應(yīng)細(xì)節(jié)，圖像整體效果符合人類視覺感知特性要求。
　　4.提出一種基于分塊去混淆（Ghost Removal）的多曝光融合算法。在處理動(dòng)態(tài)多曝光圖像

6、融合增強(qiáng)過程中，最大的問題是如何解決由于運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的混淆現(xiàn)象。本文通過提出基于梯度上升優(yōu)化處理的自適應(yīng)分塊方法，并結(jié)合形態(tài)學(xué)原理，調(diào)整分塊大小及動(dòng)態(tài)區(qū)域塊的權(quán)值，最終達(dá)到混淆去除的目的。同時(shí)利用Gaussian中心函數(shù)窗口濾波，去除在分塊融合過程中引入的塊邊緣不連續(xù)性痕跡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能有效增強(qiáng)多曝光圖像并去除混淆問題。
　　5.提出基于雙變換的可見光視覺圖像與紅外圖像增強(qiáng)方法。針對(duì)低光照或是偽裝遮擋圖像在可見光視覺圖像與紅