圖像增強的相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、圖像增強是指以滿足特定應(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，針對不同的應(yīng)用而異的圖像分析識別預(yù)處理，其目標(biāo)是變換原圖像信息為更加適合人機辨識的系列方法。對圖像質(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、場景動態(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)的人機圖像分析識別。為此，需要對圖像進行動態(tài)范圍調(diào)整、對比度增強、彩色圖像增強處理及

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)，通過對圖像的視覺效果增強相關(guān)理論和技術(shù)方法的深入研究，分析其在實際應(yīng)用中存在的問題和缺點，進一步提出相應(yīng)的改進增強算法。主要包括對彩色圖像本身的增強、基于圖像域的多曝光圖像融合增強以及基于頻率域的多傳感器圖像融合增強。
　　本文的主要創(chuàng)新點：
　　1.提出一種基于視覺感知的色調(diào)映射(Tone Mapping, TM)彩色圖像增強方法。針對人類視覺的全

3、局和局部感知自適應(yīng)性，通過改進相應(yīng)的 S型色調(diào)映射函數(shù)，有效實現(xiàn)圖像對比度增強。為克服直接在RGB彩色空間中做增強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*顏色空間中再進行增強處理，實驗結(jié)果表明該方法能保持彩色一致性和實現(xiàn)圖像快速增強。
　　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方法。將基于灰度圖像的傳統(tǒng)圖像增強方法直接推廣應(yīng)用到彩色圖像

4、增強，必然會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)化的快速對比度增強算法，結(jié)合Retinex理論對圖像的亮度進行處理，消除光暈，最后重建增強后的彩色圖像克服了色彩不協(xié)調(diào)問題。實驗結(jié)果表明使用所提出的方法增強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)系所造成的細節(jié)損失和模糊等問題，提出依賴于圖像曝光質(zhì)量評估及梯度域信息進行權(quán)值設(shè)計，對圖像進行融合，實驗結(jié)果表明增強的圖像兼具原始圖像在暗區(qū)和亮區(qū)的相應(yīng)細節(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。在處理動態(tài)多曝光圖像

6、融合增強過程中，最大的問題是如何解決由于運動所產(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)整分塊大小及動態(tài)區(qū)域塊的權(quán)值，最終達到混淆去除的目的。同時利用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。實驗結(jié)果表明該方法能有效增強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方法。針對低光照或是偽裝遮擋圖像在可見光視覺圖像與紅