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专利号: 2020100995903
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于金字塔多尺度融合的影像色彩一致化方法,实现步骤如下:步骤1:待处理影像金字塔处理;

设待处理影像为X0,参考影像为Y,定义比值r为参考影像的分辨率r(Y)除以待处理影像的分辨率r(X0):高斯金字塔采样层数设置S为:

S=[log2 r]  (2)

其中,[]表示下取整;金字塔总层数L为:

L=S+1  (3)

建立高斯金字塔,将影像X0作为金字塔的第一层,并对其下采样为参考影像的2S倍大小,作为金字塔第二层X1;

对影像X1进行高斯金字塔降采样处理,该过程同时进行高斯滤波及偶数行下采样:其中,l表示影像层数;i,j分别为影像行列坐标;m和n为卷积核的相对位置坐标;W是高斯卷积核的权重;

为了简化金字塔降采样函数表示,定义第l到第l+1层的高斯金字塔下采样方法为:Xl+1=D(Xl)  (5)

其中,D函数通过公式(4)实现;

按照上述公式(5)逐层(l=1,2,...,L-1)进行采样得到多分辨率影像组X;

X=  (6)

步骤2:多分辨率频率信息分解;

将高斯金字塔影像组X各层(l=0,1,...,L)进行高斯滤波处理,得到低频金字塔影像组;

其中, 代表第l层低频尺度影像,G为卷积核大小为w的高斯滤波函数;则低频金字塔影像组如下:并将高斯金字塔影像组X与对应低频金字塔影像组XL各层(l=0,1,...,L)相减,得到金字塔细节信息,第l层的高频尺度影像:通过上述过程,获得金字塔细节信息高频影像组XH:

步骤3:低分辨率影像滤波;

对参考影像Y再进行高斯滤波处理,得到低频参考影像YL:

YL=G(Y)  (11)

其中,G表示卷积核大小为w的高斯滤波函数;本步骤是滤除掉参考影像的细节信息,提取出一致的色彩信息;

步骤4:将低分辨率影像的低频信息赋予高分辨率影像的相应层级;

把低频影像YL作为输入进行高斯金字塔还原处理,并将上层金字塔还原处理得到的影像与金字塔细节信息高频影像组XH相应层的影像相加,基于金字塔层级组合方法为:其中, 为第l层组合信息影像;上式中U为高斯金字塔还原函数;

按照上述公式(12)逐层进行(l=0,1,...,L-2)进行采样,U函数具体计算如下:其中,i,j分别为影像行列坐标;m和n为卷积核的相对位置坐标;W是高斯卷积核的权重;I代表需要上采样的影像;

该步骤目的是对影像进行高斯上采样,得到含有当前层级完整色彩和细节信息,但丢失上一尺度细节信息的层级影像;

步骤5:亮点噪声抑制;

由于高频信息和低频信息的结合往往会导致影像像素数值超过影像色彩深度,使影像产生亮点噪声;为了消除两个不同影像因地物差异产生的像素亮点噪声,本专利在步骤4金字塔各层还原处理后使用色彩辅助参数平衡和色彩阈值约束方法调整;

亮点噪声抑制对象为步骤4得到的组合信息影像;设某层组合信息影像为对其进行下列公式处理;

其中,b为一个大小为3的影像色彩辅助数组,该参数是为了补偿抑制影像亮点噪声产生的色彩误差和畸变,第一个参数表示影像红波段补偿值,第二个参数表示影像绿波段补偿值,第三个参数表示影像蓝波段补偿值;k为像素亮点噪声调节参数;E为色彩约束常数,亮度大于该值得就认为是亮点噪声;B为色彩深度层级缩放幅度值,由于高频信息和低频信息的结合往往会导致影像像素数值超过色彩深度,那么设定相应的缩放数值B并依据层级约束,从而改善金字塔结构还原导致的色彩误差累积; 表示为第l层处理影像;c代表为影像通道数;h和w分别为影像的行列坐标;最终约束当前层级色彩深度阈值由色彩约束常数、像素亮点噪声调节参数和层级缩放幅度值组成;

由于金字塔结构层级之间的影像缺乏因插值而丢失的高频信息,且待处理影像的高频金字塔在还原处理时会形成误差累积,所以金字塔色彩校正影像组XM各层级影像经过了亮点噪声抑制处理,防止了层级间色彩误差累积导致最终输出影像色彩不一致;

步骤6:金字塔色彩校正影像组;

对亮点噪声抑制处理后的图像,结合高频影像组XH对低频影像YL逐级(l=0,1,...,L-

2)高斯金字塔还原,由下列各式得到金字塔色彩校正影像组为XM,设步骤4亮点噪声抑制处理函数为M函数:本步骤是将影像高频细节残差信息和低频颜色信息相结合通过高斯上采样来还原图像完整信息,使用步骤4层级间亮点噪声抑制处理,得到色彩一致化的金字塔校正影像组;

步骤7:色彩一致化处理;

受实际无法适应金字塔结构的原因,第L-1层的金字塔还原处理需要将公式(17)中的U函数替换为普通上采样操作,并相应地根据公式(14)(15)消除亮点噪声,得到色彩校正影像 根据以上步骤进行逐级处理,金字塔色彩校正影像组XM的各层尺度影像均校正为色彩一致化,最终色彩校正图像Xdst即为色彩校正影像。

2.如权利要求1所述的一种基于金字塔多尺度融合的影像色彩一致化方法,其特征在于:步骤1的具体实施过程是:待处理影像的分辨率为0.53m,参考影像的分辨率为10m,通过公式(1)计算得到比值r为18.9;为了满足公式(4)的要求,取[1,r]范围内最大的2的S次幂的幂为采样层数,高斯金字塔采样层数计算与公式(2)相同;因此当前实施例高斯金字塔采样层数S为4,金字塔总层数L为5;

将待处理影像X0下采样为参考影像的16倍大小,作为金字塔第二层X1,影像X0为金字塔结构的第一层,此次下采样选择为4x4像素邻域的双三次插值采样;

按照公式(5)对影像X1逐层(l=1,2,...,4)进行高斯金字塔降采样处理,该过程对影像进行高斯滤波及偶数行下采样;通过上述处理,得到多分辨率影像组X。

3.如权利要求1所述的一种基于金字塔多尺度融合的影像色彩一致化方法,其特征在于:步骤2的具体实施过程是:使用公式(7)对高斯金字塔影像组X各层(l=1,2,...,5)进行高斯滤波处理,得到低频金字塔影像组XL;当前实施例内所有对影像的高斯滤波都设置卷积核大小为w=5;依据公式(9)将高斯金字塔影像组X与对应低频金字塔影像组XL各层(l=

0,1,...,5)相减,得到金字塔细节信息高频影像组XH。

4.如权利要求1所述的一种基于金字塔多尺度融合的影像色彩一致化方法,其特征在于:步骤7的具体实施过程是:因实际无法适应金字塔结构的原因,需要单独使用普通上采样处理得到色彩校正影像组XM的最高尺度影像,并相应地根据公式(14)、(15)消除亮点噪声,此次上采样选择使用4x4像素邻域的双三次插值采样;根据步骤进行逐级处理,金字塔色彩校正影像组XM的各层尺度影像均校正为色彩一致化;最终色彩校正图像Xdst即为金字塔色彩校正影像组第6层。