基于retinex理论的图像增强凸优化模型研究

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1、全击如成＊葦ＢＵＮｌＶＥＲＳＩｔＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣｓｃＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＭＯＬＯ色ＹＯＦＣＨＩＮＡ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ■＇、ｖ：；；／ＸＩ＼．苗補媒－．．皆ｊ：：；；．。，一ＶＶ、．仇＼／．．．．－：：墙－．‘：：１心＾巧沒ｅＰ论文题目基于民ｅ加ｅｘ麵的ｇ｜像增强凸优化模型研究Ｖ；ｉ学科专业计算数学＇．，－，苗：学号２０１３２１１００２０４作者姓名赵清楠指导教师黄廷祝教授

2、独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。据我所知，除了文中特别加＾＾＾标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人己经发巧或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我－同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并衷示谢意。；作者签名：＿日期：ｊｘｏｉ的良月口＿论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论义的规定，，有权保留并向国家巧关部。或机构送交论文的复印件和磁强允许论

3、文被查閒和借阅。本人授权电子科技大学可ｔＵ将学、位缩论文的全部等或复制部手分段内保容存编入有关数据库进行检索，可采用影印印或打描、汇编学位论文。（化密的学位论文化解密后应遵守此导规师定签）作者签名：品减名：节—参心气一呵＾口期：＾１＾？年６月；口｜AConvexOptimizationModelBasedRetinexforImageEnhancementAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:Co

4、mputationalMathematicsAuthor:QingnanZhaoSupervisor:Prof.TingzhuHuangSchool:SchoolofMathematicalSciencesUESTC摘要摘要图像增强技术是现代计算机视觉和数字图像处理的基本任务之一，实施这个操作是为了进一步完善人类观测图像的感官能力，更好地对其中涵盖的内容进行分析和处理，增强图像的可读性。Retinex是以科学测试和科学分析为根基的一种图像增强理论，在差异化的光照条件下，模拟人类视觉系统感知亮度和颜色的方式。Retinex理论认为物体对光线的反射

5、能力决定物体的颜色，其本质就是在无光照分量的条件下，得到图像中物体的反射分量，以便于恢复物体原来的面貌。与另外一些传统的图像增强方法对比，基于Retinex理论的图像增强模型和算法使得图像具有增强的边缘，恒定的颜色，较大的动态压缩范围，使图像获得最大的色彩稳定性，不发生变化和扭曲，真实地还原图像中物体的本来面貌。本文重点研究Retinex理论，进一步分析几种基于Retinex理论的经典图像增强方法，从而提出新的图像增强凸优化模型和算法。基于Retinex理论的经典图像增强方法分为随机游走方法、递归方法、基于PDE的方法和基于变分的方法等。其中随

6、机游走方法需要调节大量的参数并且具有很高的计算复杂度；递归方法很难获取在过程中执行的迭代次数；PDE方法在计算中存在大量的偏微分方程和泊松方程，导致误差较大。目前比较流行基于变分的方法，前人提出的基于变分的方法都是将图像变换到对数域内，这种方法的缺点是在变换的过程中容易丢失图像中的细节和一些微小的纹理。为了克服这些缺点，本文在前人研究的基础上，提出了基于Retinex的图像增强凸优化模型和算法。该模型不同于以往的模型，其核心思想是在实数域上改写乘积形式，使得图像中的光照变量和反射变量去耦合。而算法部分则使用ADMM(alternatingdir

7、ectionmethodofmultipliers)方法，将有约束的泛函最小化问题转化为无约束的最小化问题。本文通过大量的实验结果对比，验证了提出的图像增强模型更有效，而针对模型提出的算法更高效，能够很好的增强多种自然图像和医学图像，更加真实地恢复图像的色彩、纹理和细节。关键词：Retinex，图像增强，凸优化，光照分量，反射分量IABSTRACTABSTRACTImageenhancementtechnologyisoneofthebasicproblemsofcomputervisionanddigitalimageprocessing.I

8、tspurposeistoimprovethevisualabilityofthehumanbeingsandincreasethereadabili