2005基于retinex模型的彩色图像全局增强算法 李福文

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1、万方数据第30卷第8期北京理工大学学报V01．30No．82010年8月TransactionsofBeijingInstituteofTechnologyAug．2010基于Retinex模型的彩色图像全局增强算法李福文，金伟其，陈伟力，曹扬，王霞，王岭雪(Jr京理工大学光电学院，北京100081)摘要：介绍了基于颜色恒常性理论的亮度感知Retinex模型，通过对HSV空间亮度图像的快速高斯滤波和全局7变换，估计场景的光照信息，获得仅包含物体本身特性的反射信息图像，进而实现图像增强．主观视觉观察以及客观定量计算结果均表明，对于受光照等因素影响的可视

2、性较差的图像，基于Retinex模型的彩色图像全局增强算法效果十分显著．关键词：Retinex模型；彩色图像增强；图像质量评价中图分类号：TP391．9文献标志码：A文章编号：1001—0645(2010)08—0947—05GlobalColorImageEnhancementAlgorithmBasedonRetinexModelLIFu—wen，JINWei—qi，CHENWei—li，CAOYang，WANGXia。WANGLing-xue(Schoolof0ptoelectronics，BeijingInstituteofTechnolog

3、y，Beijing100081，China)Abstract：Retinexasaluminanceperceptualmodelbasedoncolorconsistencyisintroduced．IlluminationimageisevaluatedusingafastGaussianfilteringandglobalytransformtooriginalimagevalueofHSVspace．Thenthereflectionimageincludingintrinsicpropertiesofobjectsisobtainedand

4、imageenhancementisachieved．Visualobservationandquantitativeanalysisshowthattheglobalenhancementalgorithmhassignificanteffectonimagesaffectedbyrealilluminationfactor．Keywords：Retinexmodel；colorimageenhancement；imagequalityevaluation受光照影响产生的图像曝光不足、亮度不均等问题一直是图像处理研究的重要内容，图像增强处理作为改善

5、图像质量的有效方法，可提高视觉观察的效果．传统图像增强算法主要包括灰度变换、直方图处理和滤波处理等[1]．其中7变换、直方图均衡化和同态滤波均是较成熟的图像增强算法，能够有效地提高图像的辨析程度，且算法简单，处理速度快，增强效果较好．但对于一些特殊的场景亮度(如场景亮度差异较大或曝光不足／大气强散射等造成的灰度较小等情况)图像，处理效果难以满足需要．近年来新的图像增强技术也引起了人们的广泛关注，其中基于Retinex模型的增强算法对光照因素引起质量下降的图像具有较好的增强效果．Retinex模型来源于颜色恒常性理论[2。3]，即当外界照度条件变化时，

6、人眼对物体颜色的感知仍能保持相对不变，表现出色彩恒常性．因此人类视觉是通过去除了光源强度和照射不均匀等不确定因素，保留了反映物体本质特征的信息(如反射系数等)，当描述物体本质特征的相关信息传递到大脑皮层后，经过更为复杂的信息处理最终形成．Land和Brainard等[4。5]基于人眼的颜色恒常性理论建立了Retinex模型，认为人眼对物体亮度和色彩的感知取决于环境的照明和物体表面对照射光的反射，即感知图像由光照信息部分与反射信息部分组成，Retinex这个词本身是由视网膜Retina和大脑皮层Cortex两个词组合构成．基于Retinex模型的图像增

7、强算法先后出现了很多种变型，根据估计亮度图像的方法不同，大致可收稿日期：2009—11—12基金项目：国家“八六三”计划项目(2006AA03A151)作者简介：李福文(198z一)，女，博士生，E—mail：wenzi—lee@bit．edu．cn；金伟其(1961--)，男，教授．博士生导师万方数据948北京理工大学学报第30卷以分为基于路径比较的方法、基于迭代的方法和中心环绕计算方法等[6]．最初的Retinex模型采用基于路径比较的计算方法[5]，通过计算每个波段内像素间的相对明度关系来提取目标物体本来固有的颜色属性；基于迭代的Retinex

8、算法中具有代表性的是McCann99算法[7。8』，其通过对输入图像数据取平均值，获取多分辨率金字塔，在金字