基于 UCM 算法中直方图拉伸的水下图像增强研究

针对水下图像色彩失真,对比度低以及图像模糊不清等一系列问题,提出了一种基于色彩模型的水下图像增强算法,改进了现有的 UCM 算法的直方图线性拉伸,使用限制对比度自适应的方法对直方图进行非线性均衡化,使处理后的图片对比度增强效果更好,图像质量更高,更符合人类的视觉感知。 通过搭建的水下海参场景和模拟海底图像偏蓝绿色的实验环境,拍摄了 4 组海参在不同姿态、工况下的水下图片并对其进行定性、定量分析,得出改进后的 UCM 算法在 UIConM、UIQM、NIQE 指标下的数值分别平均为 0. 63、4. 30、3. 30,相比较其他 3 种算法,该算法处理后的图像质量评估指标均为最优,由此证明了研究的算法相对于其他的传统算法显示出更好的可行性和优越性,并且能够适应不同的水下工况,拥有良好的鲁棒性。     

基于生成对抗网络结合Transformer的半监督图像增强方法

针对成对数据集获取成本较高、光照分布不均衡图像增强效果欠佳以及增强结果易产生十字形伪影的问题,提出了一种基于生成对抗网络结合Transformer的半监督图像增强方法。首先,采用Transformer网络架构作为生成对抗网络中生成器的主干网络,提取不同像素块间的依赖关系以获取全局特征,并通过非成对数据集进行半监督学习;其次,使用灰度图作为生成器网络的光照注意力图,以平衡增强结果在不同区域的曝光水平;最后,在生成器和鉴别器网络中交叉使用均等裁剪策略和滑动窗口裁剪策略,增强网络提取特征的能力并解决十字形伪影问题,并引入重建损失来提高生成器对图像细节的感知能力。结果表明：提出方法取得了更好的光照和色彩平衡效果,自然图像质量评估指标平均提升了2.37%;在图像修饰任务中,图像峰值信噪比、相似结构度和感知损失同时达到了最优;在低光照增强任务中,图像峰值信噪比提升了13.46%;充分验证了提出方法在图像增强2个子任务上的有效性。     

局部特征与全局信息联合的自适应图像增强算法

针对传统基于修正直方图的图像增强算法不能兼顾局部特征和全局信息的问题,提出一种局部特征与全局信息联合的自适应图像增强算法. 该算法将增强分为局部增强和全局增强两部分,局部增强利用像素的邻域信息和局部与全局对比度的比例信息作为幂次变换的伽马值,对图像进行伽马校正,提高图像的亮度和局部对比度;全局增强利用区域相似直方图统计抑制噪声,避免过度增强. 实验结果表明,本文算法在客观性能上优于其它传统图像增强算法,并且可以有效提高复杂光照下人脸图像的检测率.      

基于引导图像滤波器的水下图像清晰化算法

水下图像降质主要受水体中光的前后向散射、光波衰减、水中浮游生物以及水下光照不均匀等的影响.针对传统的水下图像采集器所获取的水下图像存在光照不均匀、纹理细节模糊及对比度低等问题,建立了一种新的水下图像光学成像模型,并提出一种基于引导图像滤波器的水下图像增强算法.根据水下光线的传播特性,充分利用双边图像滤波器的平滑保边特性以估计散射光和图像局域对比度,同时考虑不同波长在水下传输的特性,得到更加准确的水下图像增强模型,然后依据此模型复原清晰图像,并对复原图像进行校正处理.结果表明,该算法能克服光照不均匀等困难,对水下图像进行实时处理,有效地提高了图像的清晰度,且该方法已成功应用于深海观测系统.     

非均匀光照条件下的水下图像增强算法

自然水域非均匀光照环境中,针对图像存在模糊、对比度低、颜色失真等退化现象,提出一种视觉显著性分割和Retinex算法相结合的水下图像增强方法。首先,依据图像的亮度、色度和方向特征得到图像显著图,进而分割出前景区域和背景区域;然后,基于Retinex算法分别对两区域增强处理,并对背景区域进行二次增强;最后,采用泊松融合算法得到两区域增强后的合成图像。实验结果表明,提出的算法提高了水下非均匀光照条件下的图像清晰度,与其他算法相比,具有更好的性能。     

微光图像实时对比度增强处理

对比度低是微光图像主要特征之一，对比度扩展是微光图像增强处理的重要技术手段。该文详细叙述了采用灰度变换方法提高对比度的基本原理，在分析不同照度下微光图像直方图分布的基础上，建立了专门的灰度变换函数，并完成了硬件电路的设计与调试，实现微光图像的实时处理。该方法可直接应用于微光电视系统，能够显著地提高微光图像质量。     

基于色彩校正与暗通道先验算法的水下图像增强方法

针对水下图像色彩失真及对比度低的问题,提出一种基于色彩校正与暗通道先验的水下图像增强方法。在处理色偏问题时,以蓝通道为基准计算通道标准比,对水下图像的红、绿通道进行补偿,丰富图像色彩;针对水下图像对比度较低的问题,利用基于超像素的暗通道先验(DCP)方法对校正后的水下图像进行增强。用水下海珍品目标检测数据集图像进行了实验,并与6种先进的水下图像增强方法进行了性能比较。实验结果表明,本算法在色彩校正与对比度提升的综合效果上优于其他增强算法且拥有更好的视觉效果。     

具有水样采集功能的观测型水下机器人的设计

为改善现阶段渔业养殖、 水下环境监测、 水质检测等领域人员作业困难、 效率低下的问题, 设计了一款具有水样采集功能的观测型水下机器人, 该设计搭载了传感器和水样采集装置采集水体环境信息。 首先进行了水样采集实验, 验证其运动能力和水样采集能力。 然后针对自然水域采集的图像, 采取动态阈值白平衡的方法, 去除光源强度和色偏的影响。 最后使用对比度拉伸、 直方图均衡、 限制对比度自适应直方图均衡(CLAHE:Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization)3 种算法进行图像增强, 选取对比度、 信息熵和平均梯度进行像质评价。 实验结果表明, 该设计具有操作灵活, 交互性强的特点,CLAHE 方法明显提升了水下图像细节, 为科研实验、 水下探测和环境保护等方面提供了新途径。     

一种新的对比度测量方法用于钢轨图像增强

机器视觉轨道缺陷检测系统采集的图像缺陷与背景的对比度低,给缺陷检查带来了困难。提出一种新的对比度测量方法,用于钢轨图像中缺陷和背景的对比度增强。将钢轨图像分成若干个互不重叠的区域,测量局部区域的对比度,通过将相对较低的灰度级像素映射到更低的范围,相对较高的灰度级映射到更高的范围,实现对比度拉伸。实验结果表明:提出的算法对不同光照的图像能自适应的增强图像的对比度,增强效果与光照无关,而且算法简单、快速,有效,满足机器视觉实时性要求。     

基于灰度世界和门控聚合网络的水下图像增强

针对水下机器人在非限制环境中水下作业时,获取的水下图像存在整体色调偏蓝、偏绿、边缘细节较模糊及对比度较低等问题,提出一种基于灰度世界算法和端到端门控上下文聚合网络的水下图像增强算法。该算法通过图像R、G、B等3个通道分量调整的灰度世界算法,获取颜色校正后的水下图像;将校正后的水下图像输入到门控上下文聚合网络中,利用门控网络来融合图像中不同层次的特征,并引入平滑空洞技术和特征注意力模块,消除空洞卷积所出现的网格伪影现象,提高通道信息的灵活性,达到图像增强的效果。最后选取1 000幅参考图像,与6种经典增强算法进行主客观评价。结果表明,该算法在主观质量上提高了图像的对比度和清晰度,修正了水下图像的色偏;在客观评价指标上,测试集A中的峰值信噪比、结构相似性、信息熵和水下图像质量评估的平均值分别达到25.176 0 dB、0.950 9、8.057 9和0.618 2,测试集B的分别达到21.576 1 dB、0.933 1、8.119 4和0.591 4,评价结果都优于6种经典增强算法。     

基于局部处理的X射线图像裂纹缺陷自动检测

研究了X射线图像裂纹缺陷自动检测问题.首先根据裂纹缺陷特征及位置信息提取感兴趣区域,使检测到的缺陷区域准确地包含实际缺陷;然后提出了一种结合局部方差和局部直方图均衡化的图像增强方法,实现了图像的对比度增强,使裂纹缺陷肉眼可见;接着利用阈值分割和形态学方法对裂纹缺陷进行分割提取;最后根据裂纹缺陷的几何特征实现了裂纹缺陷的检测.实验结果表明:相比于仅利用局部方差或局部直方图均衡化对图像做一次对比度增强,此方法能有效增强缺陷特征,更利于缺陷检测.     

基于双窗口区域激励的边缘提取算法

针对常用的边缘提取算法如Sobel、Lo G及Canny在实际使用过程中存在的一些问题,提出了一种对噪声和光照更加鲁棒的边缘提取算法.通过提取双窗口区域的加权灰度比值到预先设置的对比函数中,结合Sigmoid函数生成边缘图像的激励值,从而削弱了噪声和光照对边缘检测的影响.为了进一步提高边缘图像的对比度,通过引入对比度增强算法如自适应直方图均衡化来提高图像对比度.实验结果表明:采用此方法能够更好地提取出图像中的边缘信息,有效缓解了Sobel算法存在的局部细节丢失以及Lo G和Canny算法易受光照干扰产生伪边缘等问题.     

基于不同颜色模型对比度校正的水下降质图像处理

光通过水体介质传播过程中的衰减,为水下图像成像带来了一系列的问题.水下目标在成像时会受到海水水质及悬浮物的影响,使采集到的图像变得模糊、对比度下降.文中利用模拟仿真软件对水下图像进行处理,优化出一种基于不同颜色模型对比度修正的自适应直方图水下图像清晰化的有效方法.从实验结果的数据分析可以得出,通过对比度的调整实现了水下图像可视度的增强和图像细节信息的有效放大,由于光照不均匀带来的问题能得到有效缓解.     

可见光与红外灰度融合图像感知对比度客观评价

如何客观有效地评价融合图像质量,是融合技术发展与装备应用面临的一个关键问题.图像对比度是衡量双波段灰度融合质量的一项重要的评价指标.针对目前的图像对比度客观计算模型没有充分反映人眼视觉特性,从而影响模型计算结果与人眼视觉感受的一致性的问题.在各向同性局部对比度计算模型基础上,引入人眼视觉的亮度掩盖特性,提出图像感知对比度客观评价模型.使用模拟灰度图像以及人眼主观评价实验得到的15组不同真实场景融合图像的对比度评价数据来验证客观计算模型.结果表明,相比于4种经典的对比度客观评价模型,建立的图像感知对比度模型评价结果更符合人眼视觉感受,可以有效实现双波段灰度融合图像感知对比度的客观评价.      

一种基于知觉模拟的全参考图像质量评价方法

为提高客观图像质量评价与主观图像质量评价的一致性,提出一种模拟人类感知图像质量过程中,由生理因素主导的前期过程和由心理因素主导的后期过程的IQA 方法. 人类感知图像信息的过程依赖于人脑的内部生成机制,它主动预测图像中易被感知的简单结构且忽略难以被感知的复杂结构. 此方法利用贝叶斯预测模型将输入图像分为易感知区域和难感知区域,对具有各异感知特征的两区域通过不同特征进行分别评估. 最后采用关于视觉显着性和亮度掩蔽的整体综合策略,对两组评估结果统一进行计算. 基于整体感知的综合策略和基于局部感知的保真度测量在此方法中互为补充.TID2008 等4 个通用评测数据库的实验结果,指出了该方法具有良好的预测精度和稳定性.     

局部和全局特征融合的色调映射图像质量评价

人类视觉系统首先粗略地感知全局区域,然后精细地感知局部区域的图像质量.针对色调映射图像的质量评价问题,考虑人眼视觉机制的特性,提出一种融合局部和全局特征的无参考图像质量评价算法.首先从全局特征出发,考虑了颜色矩、全局熵和欠曝光/过曝光条件下的明暗分布特性,得到相应的全局特征;然后结合局部对比度、局部熵和分块小波能量,得到相应的局部特征;最后,融合全局特征和局部特征,使用支持向量回归进行特征训练,建立图像特征空间与感观质量分数的关系,得到图像质量评价模型.在公开的ESPL-LIVE HDR数据库上验证,实验结果表明,提出的方法与主观评分有较高的一致性,并且性能优于目前较优秀的无参考图像质量评价算法.     

从局部到全局的零参考低照度图像增强方法

为解决现有的低照度图像增强方法存在的色彩失真、细节损失以及暗区增强不足和亮区增强过度导致低照度图像增强效果不理想的问题,提出了一种从局部到全局的零参考低照度图像增强方法。采用局部照度增强对低照度图像进行像素级增强,改进了自适应光照映射估计函数,提升了照度调整能力,避免了生成大量的迭代参数,提高了模型的推理速度;采用基于Transformer结构的全局图像调整对局部增强后的图像进行全局调整,解决了亮区照度增强过度的曝光问题和暗区照度增强不足的问题,提升了图像的整体对比度;优化损失函数,对低照度图像特征和增强图像特征进行相似性约束,提升了目标检测精度。实验结果表明,LOL数据集上的客观指标峰值信噪比和结构相似性达到了20.18 dB和0.80,MIT-Adobe FiveK数据集上达到了23.31 dB和0.87,ExDark数据集上增强后图像的目标检测精度提高了7.6%,有效提升了低照度图像可视化质量和目标检测效果。     

基于虚拟多曝光融合的不均匀光照图像增强方法

针对不均匀光照图像存在过曝和欠曝区域导致对比度低、视觉效果差的问题,提出一种基于虚拟多曝光融合的图像增强方法.首先,将原图像从RGB(红-绿-蓝)颜色空间转换到HSV(色调-饱和度-亮度)颜色空间;然后,对转换后的V通道图像,利用相机响应模型,估计最佳曝光率并生成减弱曝光图像和增强曝光图像;接着,使用带细节提升的多曝光融合方法对该V通道图像和生成的虚拟曝光图像进行融合,重构出新的V通道图像;最后,将图像重新转换回RGB颜色空间得到一幅动态范围高、对比度强、视觉效果好的图像.在7个公开的图像数据集上进行实验,结果表明:该方法在平均信息熵、平均梯度和颜色一致性等图像质量评价指标上均优于所比较的方法,在更好地保持图像颜色和细节信息的同时,也使得结果图像具有较高的对比度和清晰度.     

基于模糊灰度变换的水下图像增强技术研究

为提高水下图像质量,分析了高斯降采样的缺点,引入了图像尺度空间的理论,采用非线性尺度空间的P-M模型,并结合高斯降采样,构造出一种新的图像降采样方法,该方法能在保留图像边缘信息的基础上,实现去噪和尺度缩放的功能。最后,针对水下图像对比度差的特点,研究了图像增强算法,对传统的模糊增强算法进行了改进,并通过实验验证了改进的增强算法比传统的模糊增强算法更适合水下管道图像的增强处理。     

多尺度Retinex算法与其它图像增强方法比较

图像获取过程中往往由于光照不足导致图像出现暗影和低对比度,这严重影响了后期图像各种形式的处理,如人脸检测、边缘提取、图像融合等。文章提出利用MSRCR算法与其它常用动态范围调整的图像增强算法相比,如SSR,MSR,MSRCR和直方图均衡化增强;进一步利用MSRCR增益/偏移校正、基于双边滤波器的单尺度Retinex图像增强和同态滤波器对两组图像对比实验,结果显示这些方法在图像增强中都表现出良好的性能,且MSRCR算法可以弥补传统小波变换在图像增强中的对比度不高和丢失部分信息的不足,提高了图像的亮度,对比度和清晰度;且其峰值信噪比和信息熵普遍高于其它增强方法,并对其运行的时效性进行对比。