本发明专利技术公开了一种复杂光照下的两步法颜色恒常性方法，属于计算机视觉、图像处理和模式识别的技术领域。根据人类视觉系统的早期就有独立的颜色通路和亮度通路，视觉信息处理的分模块性原理，本发明专利技术提出了一种新颖的两步法颜色恒常方法。首先利用边缘附近像素估计原图像偏色信息，白平衡对偏色图像进行偏色纠正。然后根据ＲＧＢ颜色空间三分量颜色相关性特点，通过获取亮度增益曲面对彩色图像的ＲＧＢ三分量进行同比增强得到最终的彩色图像同时保持颜色不变。本发明专利技术克服了传统颜色恒常性的不适定问题，对于存在偏色、低照度等复杂光照下的图像均能较好的保持颜色的恒常性，同时能有效提升图像的对比度和亮度，具有很好的普适性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复杂光照下的两步法颜色恒常性方法，属于计算机视觉、图像处理和模式识别的
技术介绍
颜色恒常性是人眼具有的一种特性，指在不同的光照条件下，人们一般可以正确地反应物体本身所固有的颜色。视觉识别在生产生活中的应用领域越来越广泛，如视频监控、基于内容的图像视频检索，其中最重要的是解决颜色的识别问题。由于视觉识别主要有3个影响因素，即光照、场景反射性能和成像系统的传感器性能，其直接影响的效果之一是颜色的光谱能量的变化，使得采集到的RGB三个颜色通道的变化差异很大。因而有必要消除光照等因素造成的影响，实现与人类一样的视觉自动补偿功能。计算机视觉实现颜色恒常性就是从一幅未知照明情况的图像中估计出光源特性，从而将该图像的颜色转换到标准光源下的颜色。颜色恒常性方法的目标是从一幅未知照明情况的图像中估计出光源特性，针对这个目标，人们从人眼对物体颜色的感知特性出发，将颜色恒常性应用于图像的增强。利用单尺度Retinex(SSR方法)改善图像颜色恒常性，压缩图像动态范围，提高对比度，提供视觉可接受的动态压缩范围与彩色图像再现之间的平衡，同时为了处理彩色图像，更进一步提出了多尺度彩色复原。然而实验表明在人类视觉系统的早期就有独立的颜色通路和亮度通路，视觉信息处理是分模块的，颜色模块是其中的一个独立模块，具有自己的特点。人类视觉系统对亮度调制信息的空间频率的分辨率约为2～30cycle/deg是一带通滤波器；而对颜色调制信息的空间频率的分辨率约为0～12cycle/deg是一低通滤波器。传统的颜色恒常性物理模型将颜色信息和亮度信息混合处理，从而形成颜色恒常性物理模型中的不适定问题。本专利技术提出复杂光照下的两步法颜色恒常性方法，将颜色信息和亮度信息分两步处理。首先对原彩色图像在色度分量上提取边缘，同时利用白色区域的偏色信息进行边缘抑制，对抑制后边缘取得两侧彩色信息，对原图进行偏色估计并白平衡偏色纠正。之后提出颜色保持的增强方法，对图像进行亮度色度分离，取得亮度信息，获得亮度增益曲面，对图像的RGB三分量进行同比增强得到最终的彩色图像。
技术实现思路
本专利技术的内容通过如下技术方案实现的，复杂光照下的两步法颜色恒常性方法包括步骤如下：(1)将颜色信息和亮度信息分两步处理，克服了传统颜色恒常性将颜色和亮度混合处理的不适定问题。(2)边缘白平衡偏色纠正。利用彩色色度边缘检测估计原图像偏色信息，并采用白平衡偏对偏色图像进行偏色纠正，此时亮度保持不变。-->(3)颜色保持的彩色增强。它包括亮度增强、局部对比度增强和彩色亮度增强三个部分。主要根据RGB颜色空间三分量颜色相关性特点，通过获取亮度增益曲面对彩色图像的RGB三分量进行同比增强得到最终的彩色图像同时保持颜色不变。本专利技术的技术效果在于：该方法根据视觉信息处理的分模块性原理，将颜色信息和亮度信息分两步处理，使计算机精确地从未知照明情况的图像中估计出光源特性，从而将该图像的颜色转换到标准光源下的颜色，克服了传统颜色恒常性的不适定问题，对于存在偏色、低照度等复杂光照下的图像均能较好的保持颜色的恒常性，同时能有效提升图像的对比度和亮度，使原始图像色彩艳丽，可视效果好，细节完整清晰。附图说明图1为本专利技术的处理流程示意图；图2是本专利技术对一个实例图像运用两步法颜色恒常性增强的示例。具体实施方式下面结合附图和具体实施方法对本专利技术作进一步描述。对于大多数图片可以采用边缘自动白平衡进行白平衡处理，但是当图像中出现大范围有色纹理时，由于该颜色纹理边缘占主导地位，会导致白平衡失效。所以本专利技术根据步骤(1)和步骤(2)提出的本方法具体流程如下：1)利用式(1)将原图转换到YCbCr空间；2)分别对Cb和Cr分量进行Canny边缘提取并二值化，然后运用式(2)得到色度边缘；3)对色度边缘采用式(3)进行抑制，利用式(4)形态运算后获得边缘两侧像素，并用式(5)与原图相乘后得到彩色边缘；4)计算彩色边缘个分量的均值，采用式(7)可得各颜色通道的增益量；5)运用式(8)对原图进行调整，并采用式(9)进行修正。6)灰度化。利用式(11)进行亮度色调分离，将待增强彩色图像灰度化得到亮度分量V(x，y)。7)亮度增强。利用式(13)计算获得亮度增强图EVM(x，y)。8)局部对比度增强。利用式(14)估算均值曲面并求差后取得局部对比度增强图VLEN(x，y)。9)求亮度增益曲面。利用式(16)根据亮度增强及局部对比度增强之和与原图灰度化亮度分量相比得亮度增益曲面λ(x，y)。10)彩色增强。利用式(18)利用亮度增益曲面λ(x，y)分别增强RGB三分量，得最终增强结果。具体实施如下：首先将待处理图片转换到YCbCr空间，使亮度和色度信息分离，其中色度信息用来提取色度边缘。YCbCr空间转换到RGB空间的线性对应关系如下：-->YCbCr=0.29900.58700.1140-0.1687-0.33130.50000.5000-0.4187-0.0813×RGB---(1)]]>其中Y为亮度分量，Cb和Cr为两色度分量。利用Canny算子有效地检测出目标边缘，定位边缘信息。对YCbCr空间中两色度分量Cb分量和Cr分量分别运用Canny边缘提取并二值化后得到ECb(x，y)和ECr(x，y)，取两者的并集得到色度边缘E(x，y)：E(x，y)＝ECb(x，y)∪ECr(x，y) (2)在出现偏色现象时，白色物体的变化最明显，白平衡调整的原理是通过将白色调整为纯白色，从而使整幅图像的颜色得到校正。白色区域在各种色光照射下，其Cr/Cb通常在-0.5到-1.5之间。根据这一现象抑制后色度边缘：Esup(x,y)=E(x,y),if(Cr/Cb)∈[-1.5,-0.5]0,otherwise---(3)]]>采用二值形态学获得边缘两侧的像素。Eside＝dilate(Esup(x，y))-Esup(x，y) (4)其中dilate(f)为二值形态学膨胀运算。利用抑制后色度边缘与原彩色图像I(x，y)相乘得到彩色边缘：Ecolor(x，y)＝Esup(x，y)×I(x，y) (5)对获得的彩色边缘，统计其R、G、B个分量的平均值。Ravg=sum(Ecolor(x,y,1))/sum(E(x,y))Gavg=sum(Ecolor(x,y,2))/sum(E(x,y))Bavg=sum(Ecolor(x,y,3))/sum(E(x,y))---(6)]]>求取彩色边缘的平均亮度Yavg＝(Ravg+Gavg+Bavg)/3。计算白平衡各分量的增益量为Rgain=Yavg/RavgGgain=Yavg/GavgBgain=Yavg/Bavg---(7)]]>在获得各颜色通道的增益量后，利用下式对原图所有像素进行调整：Rnew=Rgain×RGnew=Ggain×GBnew=Bgain×B---(8)]]>经过调整后，有可能会超出图像的表达范围，因此需要修正。如果factor＝max(Rnew，Gnew，Bnew)＞255，利用下式修正：-->Rnew=Rn本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复杂光照下的两步法颜色恒常性方法其特点包括以下步骤：（１）将颜色信息和亮度信息分两步处理，克服了传统颜色恒常性将颜色和亮度混合处理的不适定问题。（２）边缘白平衡偏色纠正。利用彩色色度边缘检测估计原图像偏色信息，并采用白平衡偏对偏色图像进行偏色纠正，此时亮度保持不变。（３）颜色保持的彩色增强。它包括亮度增强、局部对比度增强和彩色亮度增强三个部分。主要根据ＲＧＢ颜色空间三分量颜色相关性特点，通过获取亮度增益曲面对彩色图像的ＲＧＢ三分量进行同比增强得到最终的彩色图像同时保持颜色不变。
【技术特征摘要】
1.一种复杂光照下的两步法颜色恒常性方法其特点包括以下步骤：(1)将颜色信息和亮度信息分两步处理，克服了传统颜色恒常性将颜色和亮度混合处理的不适定问题。(2)边缘白平衡偏色纠正。利用彩色色度边缘检测估计原图像偏色信息，并采用白平衡偏对偏色图像进行偏色纠正，此时亮度保持不变。(3)颜色保持的彩色增强。它包括亮度增强、局部对比度增强和彩色亮度增强三个部分。主要根据RGB颜色空间三分量颜色相关性特点，通过获取亮度增益曲面对彩色图像的RGB三分量进行同比增强得到最终的彩色图像同时保持颜色不变。2.根据权利要求1所述的复杂光照下的两步法颜色恒常性方法，其特征在于：步骤(1)中将颜色信息和亮度信息分两步处理，克服了传统颜色恒常性将颜色和亮度混合处理的不适定问题。实验表明在人类视觉系统的早期就有独立的颜色通路和亮度通路，视觉信息处理是分模块的，颜色模块是其中的一个独立模块，具有自己的特点。传统的颜色...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵全友，杜敏，张淑军，
申请(专利权)人：赵全友，杜敏，张淑军，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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