低照度条件下三基色获取及真彩色融合方法研究

鉴于低照度条件下彩色成像都是采用微光、红外、紫外等波段图像融合成假彩色,提出一种利用滤光片过滤和像增强器增强的三基色获取及真彩色融合方法。采用F P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长的三基色滤光片,对其光谱透过性进行分析;通过旋转三基色滤色轮将目标反射光过滤,使用像增强器对过滤后反射光增强,借助FPGA编写的控制程序实现滤色轮转速和CCD摄像机成像时间的精确同步,利用CCD摄像机获取经增强后的三基色图像,实现目标三基色图像的动态采集。研制的样机在微光实验室进行了三基色采集及融合实验,实验时光照度分别1×10-1 lx （等效于月光下）和1×10-3 lx（等效于星光下）,采集速度设置为60 f/s,对获取的图像质量进行了评价。结果表明:在照度为1×10-1 lx时,融合后的真彩色图像在灰度均值、灰度方差和信息熵3项指标方面,比3幅单色图像的平均值分别提高了5.06%、5.97%和1.08%;在照度为1×10-3 lx时,融合后的真彩色图像与3幅单色图像的平均值分别提高了13.18%、-9.86和8.65%。     

基于四波段图像融合的彩色夜视方法研究

为了在低照度条件下获取目标的彩色图像,提高夜间对目标的识别能力,提出了基于四波段图像融合的彩色夜视方法.采用F-P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长及近红外波段的四波段滤光片,在各个透射区域的平均透射率均达90%以上;将四波段滤光片设计成圆形滤色轮结构,用分光计测得了各波段滤光片的光谱透射性;对加入滤光片后的系统信噪比进行了分析和计算,分析结果表明加入滤光片不会引入噪声,计算结果表明加入蓝色、绿色、红色和近红外波段滤光片的成像系统的信噪比分别是原来单色微光夜视系统信噪比的19.59%、38.45%、47.28%和46.70%.借助国产超二代像增强器在微光实验室进行了四波段图像采集及彩色图像融合实验,实验时光照度分别为1×10~(-3)lx和1×10~(-1)lx,对获取的图像质量进行了评价.结果表明:在照度为1×10~(-3)lx时,融合的彩色图像在均值、方差和熵这三项指标上均优于过滤后的蓝色和绿色的单色图像,且由于彩色图像中利用了近红外图像进行增强,使得彩色图像亮度更高,颜色分辨性更好;在照度为1×10~(-1)lx时,融合后的彩色图像的信息熵比红、绿、蓝三种基色图像的大,彩色图像携带的信息量更大.本文的研究对彩色夜视成像系统的设计和研发具有借鉴和指导意义.     

基于非线性加权最优模糊聚类的彩色图像增强

根据人眼对色彩的感知特性,提出HSV色彩空间上的一种非线性加权最优模糊聚类的彩色图像增强算法.将原始图像从RGB空间转换到HSV色彩空间,提取H、S、V三分量,对其中的亮度分量V进行非线性最优模糊聚类增强处理,将合成后的HSV图像转回到RGB空间,完成彩色图像的增强处理.实验结果表明,该算法能避免色彩失真,改善图像的色彩辨识性,提高了景物信息的清晰度.     

基于明度分量的Retinex-Net图像增强改进方法

当人们在低照度光照条件下拍摄图像时,图像通常会受到低可见度的影响.这种低可见度的图像不仅影响视觉效果而且对后续的使用造成诸多困难.为了解决低照度条件下图像可见度差,色彩偏差等问题,本文提出了一种改进的Retinex网络增强方法.该方法首先对低照度RGB图像进行HSV色彩空间变换,利用Retinex分解网络单独对明度分量进行分解增强,并通过上采样操作增大明度分量的分辨率.然后对色相分量和饱和度分量,运用最近邻点插值增大其分辨率,结合增强的明度分量转换回RGB色彩空间,得到初始增强图像.最后采用小波变换图像融合技术,与原始低照度图像进行融合,消除初始增强图像中的过度增强部分.实验结果分析表明,本文所提方法与原始Retinex网络方法相比,NIQE值平均下降了19.49%,图像标准差平均提升了41.35%.本文所提算法有望在安防监控、生物医学等领域得到有效应用.     

低照度夜视成像的自然感彩色化及增强方法

低照度成像系统输出一般都是黑白视频,为了获得更好的夜视实际应用效果,提出了一种基于YUV空间色彩传递的低照度视频图像彩色化及增强的亮度拉伸色彩传递方法.该方法借鉴了双波段色彩传递自然感彩色融合方法,由灰度图像及其负片图像构成初始彩色图像,并对亮度通道进行自适应亮度拉伸,在UV通道进行参考图像的色彩传递,实现灰度图像的自然感彩色化和增强.通过与其他基于色彩传递的彩色化方法比较,亮度拉伸色彩传递方法对参考图像和源图像的相似程度要求较低;选取几幅适当的典型场景彩色参考图像,可对绝大多数场景取得较好的彩色化效果,具有很好的场景环境普适性.同时可以看出,该方法高效,对比度高,颜色协调性好,色彩自然,更有利于人眼的观察感知,对于低照度夜视成像效果提升效果明显.该方法已在硬件平台上实时应用,可在无需增加硬件资源的基础上,有效地应用于低照度夜视成像.     

基于神经网络的低照度彩色图像增强算法

由于低照度彩色图像存在整体亮度低、对比度低、颜色偏暗和信噪比低等特点,所以经典图像增强算法对其增强效果非常有限。提出了一种利用BP神经网络进行彩色图像增强的算法,并将RGB图像转换成HSI图像,以保证增强处理不引起图像的色彩失真。实验证明:该方法显著地改善了低照度彩色图像的视觉效果,提高了图像整体亮度和图像的信噪比,可调节图像的动态范围,能增强图像的对比度和细节,可增加图像信息熵。     

广色域多基色显示系统的驱动图像生成方法

多基色显示是广色域显示技术的重要发展方向,但多基色显示系统目前面临着高分辨率、高帧率多基色驱动图像的获取问题。提出一种基于广色域RGB相机的多基色驱动图像生成方法。以实际多基色LED点阵显示系统为例,首先建立了显示系统的n基色空间与标准CIE XYZ空间的转换模型,即正向转换模型;在正向模型的基础上,建立了由3基色空间到多基色空间的逆向转换模型,从而将RGB相机摄取的高分辨率彩色图像转换为n基色显示系统的驱动图像。实验中,根据典型5基色LED点阵显示器的色度参数分别建立了正向和逆向转换模型,并将ColorChecker SG色卡的广色域图像作为目标图像,完成了基色转换和色差分析。     

基于深度卷积神经网络的低照度图像增强

针对低照度条件下图像降质严重的问题,提出了一种基于深度卷积神经网络(DCNN)的低照度图像增强算法。该算法根据Retinex模型合成训练样本,将原始低照度图像从RGB (Red Green Blue)空间转换到HSI (Hue Saturation Intensity)颜色空间,保持色度分量和饱和度分量不变,利用DCNN对亮度分量进行增强,最后将HSI颜色空间转换到RGB空间,得到最终的增强图像。实验结果表明,与现有主流的图像增强算法相比,所提算法不仅能够有效提升亮度和对比度,改善过增强现象,而且能够避免色彩失真,主观视觉和客观评价指标均得到了进一步提高。     

基于多分辨率色彩传递的彩色夜视方法研究

为了获得符合人眼感知的彩色夜视图像,帮助观察者获取丰富的场景信息和舒适的观察效果,提出了一种基于多分辨率色彩传递的彩色夜视处理方法.结合微光与红外图像特点,对二者进行YUV空间拮抗视觉特性的彩色融合之后,采用控向金字塔对彩色融合图像(源图像)和参考图像各颜色通道进行多分辨率分解,计算子带图像的均值和标准方差,通过参考图像与源图像在各子带的方差比调整源图像的子带系数值,再经金字塔重构,最终使微光与红外彩色夜视图像获得类似参考图像的自然感色彩.分析了lαβ、YUV和RGB颜色空间对色彩传递的影响,并确定YUV颜色空间更适于多分辨率分解的色彩传递.相比传统的线性色彩传递方法,本方法不仅使彩色夜视图像拥有更符合真实场景的色彩,还可以提高其细节信息,改善场景感知,提升融合图像目标探测能力.     

基于Tetrolet变换的彩色水下图像清晰化算法

为了对水下图像传感器获取的彩色图像进行清晰化处理,提出一种lαβ色彩空间的图像清晰化算法。将捕获到的彩色水下图像进行暗原色初步复原后,映射RGB空间至lαβ三通道进行清晰化处理。采用Tetrolet变换方法处理亮度通道l,对包含大部分的轮廓、边缘等线性细节的高频分量采用Bilateral滤波器处理,对包含大部分能量的低频分量进行非局部均匀滤波处理,然后将处理后的高、低频分量进行反向Tetrolet变换得到复原的亮度通道图;对α、β通道的色彩偏差进行空间均值颜色校正,得到复原的α、β通道图。将处理后的非彩色通道图和彩色通道图反向变换至RGB通道,更新透射率,得到清晰化的彩色水下图像。实验结果表明,该算法对彩色水下图像的复原效果较好,在图像色彩的提升和边缘细节的描述方面效果显著。     

Retinex-Based Fast Algorithm for Low-Light Image Enhancement

We proposed the Retinex-based fast algorithm (RBFA) to achieve low-light image enhancement in this paper, which can restore information that is covered by low illuminance. The proposed algorithm consists of the following parts. Firstly, we convert the low-light image from the RGB (red, green, blue) color space to the HSV (hue, saturation, value) color space and use the linear function to stretch the original gray level dynamic range of the V component. Then, we estimate the illumination image via adaptive gamma correction and use the Retinex model to achieve the brightness enhancement. After that, we further stretch the gray level dynamic range to avoid low image contrast. Finally, we design another mapping function to achieve color saturation correction and convert the enhanced image from the HSV color space to the RGB color space after which we can obtain the clear image. The experimental results show that the enhanced images with the proposed method have better qualitative and quantitative evaluations and lower computational complexity than other state-of-the-art methods.     

基于光照-反射成像模型和形态学操作的多谱段图像增强算法

为解决多谱段降质图像增强问题,提出了一种基于光照-反射成像模型和形态学操作的多谱段图像增强算法.首先对图像饱和度使用自适应非线性拉伸函数进行拉伸,使增强后的图像色彩更加饱和、自然;接下来利用引导滤波算法提取出图像的光照分量,提出了一种基于细节特征的加权融合策略,利用光照分布特性构造了一种自适应Gamma校正函数对光照分量进行处理,并将其与利用对比度受限的自适应直方图均衡化方法处理后的光照分量以及原始光照分量进行融合;然后在反射分量校正时,构造了一种形态学操作函数来校正反射信息;最后合并光照分量和反射分量,并与处理后的饱和度分量和色调分量一起得到增强图像.采用主客观评价指标对可见光低照度图像、水下图像、高动态范围图像、沙尘暴图像、雾天图像和热红外图像6种降质多谱段图像实验结果进行分析比较,结果表明本文算法能够有效地抑制图像噪声、增强图像细节信息、改善图像视觉效果,可应用于多种图像增强领域.     

基于YCbCr颜色空间的Retinex低照度图像增强方法研究

针对Retinex理论的低照度图像增强算法中光照图像估计问题,提出一种基于YCbCr颜色空间的低照度图像增强方法.该方法将原始低照度图像从RGB(Red Green Blue)颜色空间转换到YCbCr颜色空间,提取该空间中Y分量构建为原始光照图像分量L1(x,y),并对L1(x,y)进行Gamma校正得到增强的光照图像分量L2(x,y),经Retinex模型得到增强图像R(x,y),采用多尺度细节增强方法对图像R(x,y)进行细节增强,得到最终增强图像Re(x,y).实验结果表明,所提方法不仅能有效提升亮度,避免亮度和色彩失真,增强了图像的细节信息并获得了更好的视觉效果,而且运行速度快.     

基于颜色迁移和聚类分割的偏振图像融合方法

为克服当前偏振图像融合方法存在的不足,提出了一种基于颜色迁移和聚类分割的偏振图像近自然彩色融合方法.该方法首先将偏振参量图像映射到HSI颜色空间,再得到初步的融合图像后将它变换到YIQ颜色空间,并采用颜色迁移技术对其进行颜色修正.通过将修正后的图像变换到HSI颜色空间,并利用对线偏振度图像进行模糊C-均值聚类分割的结果...     

θ调制多光谱照相中可见光与红外图像融合的研究

针对θ调制多光谱照相技术，提出了一种基于小波变换的图像融合及假彩色化新方法，其特点是使用改进的加权平均法融合可见光波段解码图像与红外图像的小波分解低频分量，以局部能量差为测度标准融合高频分量，将融合的图像在RGB空间合成假彩色图像.理论分析和实验结果表明该方法具有良好的融合性能和假彩色效果.     

红外和彩色可见光图像亮度-对比度传递融合算法

以红外和彩色可见光图像为研究对象,提出了一种基于亮度-对比度传递（LCT）技术的彩色图像融合算法。首先借助灰度融合方法将红外图像与彩色可见光图像亮度分量融合,然后用LCT技术改善灰度融合结果的亮度和对比度,最后利用快速YCBCR变换融合策略在RGB空间内直接生成彩色融合图像。文中利用像素平均融合法和多分辨率融合法作为不同的灰度融合措施以分别满足高实时性和高融合质量的需求。实验结果表明,提出算法的融合结果不仅具有与输入彩色可见光图像相近的自然色彩,而且具备令人满意的亮度和对比度,即使采用运算简单的像素平均法进行灰度融合,同样可以获得良好的融合效果。     

基于目标识别的红外与微光图像融合方法

 为了在融合图像中突出运动目标,提出了一种基于动态目标检测和识别的图像融合算法。先对红外图像序列中的运动目标进行检测和提取,同时对红外和微光图像进行融合,最后将提取到的红外目标与融合图像进行二次融合。试验结果表明,该算法获得的融合图像不仅具有普通融合算法信息丰富的特点,还具有鲜明的红外目标指示特性。     

Phase image encryption of colored images using double random phase encoding technique in HSV color space

A double random phase encoding based digital phase encryption technique for colored images is proposed in the Fourier domain. The RGB input image is brought to HSV color space and then converted into phase, prior to the encryption. In the decryption process the HSV image is and converted back to the RGB format. The random phase codes used during encryption are prepared by stacking three two-dimensional random phase masks. These random phase codes serve as keys for encryption and decryption. The proposed technique carries all the advantages of phase encryption and is supposedly three-dimensional in nature. Robustness of the technique is analyzed against the variations in random phase codes and shuffling of the random phase masks of a given phase code. Performance of the scheme is also verified against occlusion of Fourier plane random phase code as well as the encrypted image. Effects of noise attacks and attacks using partial windows of correct random phase codes have also been checked. Digital simulations are presented to support the idea.