融合多尺度Retinex與非下采樣Contourlet的城市交通圖像增強(qiáng)

張解放 林玉娥

摘要：為了增強(qiáng)交通圖像的清晰度和減少噪聲對圖像的影響，提出一種融合多尺度Retinex和非下采樣Contourlet的圖像增強(qiáng)算法，以提高圖像的清晰度。首先采用NSCT按照不同頻率對圖像進(jìn)行解析，會出現(xiàn)一個低頻和多個高頻分量;在低頻率的分量上用多尺度Retinex的混合灰度函數(shù)進(jìn)行增強(qiáng);在高頻上使用非線性增益函數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)，從而提高圖像的對比度。

關(guān)鍵詞：城市交通圖像;Contourlet變換;多尺度Retinex;圖像增強(qiáng)

中圖分類號：TP18? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）03-0178-02

1 引言

當(dāng)前，圖像增強(qiáng)的算法可以歸納為兩種，一種是基于空間域，另一種是基于變換域。基于空間域的增強(qiáng)算法是以圖像的整體像素值為目標(biāo)進(jìn)行增強(qiáng)，能夠提升圖像亮度，但會出現(xiàn)整體泛白現(xiàn)象和增大圖像噪聲、降低對比度問題，比如多尺度 Retinex等。小波變換是基于變換域的經(jīng)典算法，為了補(bǔ)齊小波變換的不足，學(xué)者們提出了諸如輪廓波變換，非下采樣輪廓波變換（NSCT），剪切波變換等新算法。這些算法都很好的彌補(bǔ)小波變換的缺點(diǎn)，具備多方向性和各向異性的特點(diǎn)，有效地加強(qiáng)了圖像的視覺效果。但是也存在著他們各自的缺點(diǎn)，如稀疏表示無法達(dá)到最優(yōu)，算法運(yùn)行時間較長等。

為了提高圖像的對比度，本文提出了一種融合多尺度 Retinex和NSCT域的增強(qiáng)算法。先使用NSCT組頻率解析對圖像按照不同的頻率解析出一個低頻和多個高頻分量;分別采取不同的算法對低頻和高頻分量實行增強(qiáng)，融合的算法能夠改善圖像的清晰度，提高對比度，加強(qiáng)總體視覺效果。

2 Retinex 理論和Contourlet變換原理

2.1 Retinex理論

Retinex 的根本思想是圖像的入射光決定了圖像中所有像素點(diǎn)的動態(tài)范圍，而物體本身不變的反射系數(shù)決定了內(nèi)在固有屬性。依據(jù) Retinex理論，可以得到

其中，I是輸入的圖像;R是反射圖像;L是照度圖像。為了滿足人眼在提取信息的特性與簡化運(yùn)算，將式（1）提煉為對數(shù)形式

2.2 非下采樣 Contourlet 變換

3 融合Retinex和NSCT的圖像增強(qiáng)方法

3.1低頻分量的 Retinex 增強(qiáng)

為了均衡地實現(xiàn)動態(tài)范疇壓縮和色感的同步性，對低頻分量加入MSR算法，以達(dá)到增強(qiáng)效果。在MSR中，大多數(shù)利用對數(shù)函數(shù)對圖像加以灰度變換，對圖像微觀的加強(qiáng)常常關(guān)注的是暗影環(huán)節(jié)，而忽視亮度環(huán)節(jié)。因而可以對MSR算法加入灰度變換函數(shù)，其改變后的公式為：

4 實驗結(jié)果分析

上述提出的融合多尺度 Retinex和NSCT域圖像增強(qiáng)算法，在對城市交通圖像進(jìn)行處理時，平臺運(yùn)行環(huán)境為 Intel（R） Core（TM） 2 Duo CPU 2 GHz/4GB ，Matlab2012b，可以獲得如下的結(jié)果圖示。

圖2展現(xiàn)出，雙向直方圖均衡算法可以提高圖像對比度，但加聚了噪聲，致使過增強(qiáng)。NSCT算法提高了圖像的紋理清晰度，但未對圖像的整體對比度做出改善，增強(qiáng)作用不佳。圖2（d）和圖2（e）中算法對圖像的總體作用，能明顯地展現(xiàn)暗影和背景因素，而圖2（d）算法無法展現(xiàn)圖像的細(xì)微部分，加強(qiáng)后的圖像看起來模糊不清;離散小波變換和Retinex方法雖然對圖像的紋理細(xì)節(jié)進(jìn)行了增強(qiáng)，但存在總體亮度不高、對比度不明顯的問題。本文算法明顯地增大了圖像對比度，能清晰地展示暗影和背景細(xì)節(jié)，而且能描繪出圖像的紋理細(xì)節(jié)，使總體看起來效果更優(yōu)。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】