一种沙尘天气彩色图像增强方法
【专利摘要】本发明涉及一种沙尘天气彩色图像增强方法，包括：颜色空间转换，转换后的CIE?LAB空间的三分量分别用L*、a*和b*表示；L*通道去噪；L*通道对比度拉伸；L*通道锐化处理；采用灰度世界假设对归一化后的a*通道和b*通道进行颜色校正处理；重构处理后的彩色图像。本发明能够消除图像中存在的偏色和噪声影响，提高图像的对比度。
【专利说明】一种沙尘天气彩色图像增强方法
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及恶劣天气条件下的图像增强技术，尤其是针对沙尘天气彩色图像的增强。
【背景技术】
[0002]沙尘天气是一种在春季常出现中国西北和华北地区的恶劣天气。据不完全统计，仅2000?2003年期间，新疆喀什地区的沙尘天气平均约为103天/年[I]。根据水平能见度的高低不同，沙尘天气由弱到强依次分为浮尘(能见度大于10公里)、扬沙(能见度小于10公里)、沙尘暴(能见度小于I公里)和强沙尘暴(能见度小于50米)四类。其中以扬沙和沙尘暴较常见，沙尘天气出现时，会使能见度大幅降低，对各行各业均有不同程度的不良影响，对交通运输的影响尤为严重。另外，在沙尘天气条件下监控摄像头拍摄的图像和视频可视质量显著下降，户外监控系统无法正常可靠地工作。所以，对沙尘天气条件下获取的图像进行增强处理，提高图像的对比度和可视质量，具有重要的应用价值和社会现实意义。
[0003]沙尘天气图像增强属于恶劣天气图像增强领域，但目前的研究主要集中在雾天图像增强方面，已有方法可分为两类:基于模型的方法和基于图像处理的方法。文献[2]中采用建立大气模型来复原雾天条件下退化图像的方法，但需要多个参数；水下图像与沙尘图像在很多方面具有类似性，比如图像内部都存在明显的偏色和噪声影响，图像的对比度都较低。文献[3]提出了一种图像融合方案用于增强水下图像。首先将输入图像进行颜色校正，并使用直方图均衡技术对颜色校正结果进行去噪和对比度拉伸，然后再提取几种特征用于确定图像融合所用的系数矩阵。
[0004]参考文献:
[0005][I]江远安，张云惠，等.喀什地区沙尘天气过程分析[J]，新疆气象，2005，(28).[0006][2]王志坚，基于大气模型的图像复原改进算法及应用[J]，计算机工程与应用，2007，43(3):239-248.[0007][3] C.Ancuti, C.0.Ancuti, T.Haber, P.Bekaert, Automatic red-eye detectionand removal [C], in Proceeding of CVPR, 81-88，2012.
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提出一种针对沙尘天气彩色图像的增强方法，消除图像中存在的偏色和噪声影响，提高图像的对比度。本发明的技术方案如下:
[0009]一种沙尘天气彩色图像增强方法，包括下列步骤:
[0010]①颜色空间转换:用I表示输入的一幅沙尘天气彩色图像，将I由RGB空间转换到CIE LAB颜色空间，I在CIELAB空间的三分量分别用L*、a*和b*表示，对L*、a*和b*三通道进行归一化处理，将三通道值都调整到区间[0，I]，用I。Ia和Ib分别表示归一化处理之后的各通道图像；[0011]②L*通道去噪:使用高斯低通模板对L进行滤波处理，去除L中的噪声，处理结果用Iu表不;
[0012]③L*通道对比度拉伸:采用Sigmoid函数对Iu进行灰度级拉伸处理，压缩低灰度级和高灰度级部分，以提高对比度，对比度拉伸结果用L表示；
[0013]④L*通道锐化处理:采用反锐化模板对L进行锐化处理，高斯低通模板处理U，得到低通图像，用表示/x，，采用下式计算锐化图像，用Ilj3表示:/￡3 =2./ζ2-Tt2 ；
[0014]⑤采用灰度世界假设对归一化后的a*通道和b*通道进行颜色校正处理，步骤如下:
[0015]I)计算Ia和Ib的平均值，分别用μ A和μ Β表示；
【权利要求】
1.一种沙尘天气彩色图像增强方法，包括下列步骤: ①颜色空间转换:用I表示输入的一幅沙尘天气彩色图像，将I由RGB空间转换到CIELAB颜色空间，I在CIELAB空间的三分量分别用L*、a*和b*表示，对L*、a*和b*三通道进行归一化处理，将三通道值都调整到区间[O，I]，用Ip Ia和Ib分别表示归一化处理之后的各通道图像； ②L*通道去噪:使用高斯低通模板对k进行滤波处理，去除k中的噪声，处理结果用Ili表不； ③L*通道对比度拉伸:采用Sigmoid函数对Iu进行灰度级拉伸处理，压缩低灰度级和高灰度级部分，以提高对比度，对比度拉伸结果用L表示； ④L*通道锐化处理:采用反锐化模板对L进行锐化处理，高斯低通模板处理U，得到低通图像，用表示，采用下式计算锐化图像，用Iu表示
2.根据权利要求1所述的沙尘天气彩色图像增强方法，其特征在于，步骤3中，所用S函数的表达式为
3.根据权利要求1所述的沙尘天气彩色图像增强方法，其特征在于，步骤6中，采用的步骤为: 1)将处理后的込中各像素点的值调整到[0，100]之间，处理结果用表示； 2)将Iai和Ibi中各像素点的值分别调整到[-127，128]之间，处理结果用I’4和I’ B表不; 3)使用CIELAB颜色空间到RGB颜色空间的反变换公式，重构处理后的彩色图像。
【文档编号】G06T5/00GK103996178SQ201410242755
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】王建, 刘长波 申请人:天津大学