利用CLAHE實現低光照圖像增強

2021-01-15 測繪科學技術
一、Lab1.簡述

Lab彩色空間由三個要素組成,一個要素是亮度(L),a 和b是兩個顏色通道。a包括的顏色是從深綠色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到亮粉紅色(高亮度值);b是從亮藍色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到黃色(高亮度值)。Lab彩色空間是為了解決RGB和CMYK兩種彩色空間的不足。

2.優點

不像RGB和CMYK色彩空間,Lab顏色被設計來接近人類視覺。它致力於感知均勻性,它的L分量密切匹配人類亮度感知。因此可以被用來通過修改a和b分量的輸出色階來做精確的顏色平衡,或使用L分量來調整亮度對比。

二、CLAHE1.簡述

CLAHE同普通的自適應直方圖均衡不同的地方主要是其對比度限幅。這個特性也可以應用到全局直方圖均衡化中,即構成所謂的限制對比度直方圖均衡(CLAHE),但這在實際中很少使用。在CLAHE中,對於每個小區域都必須使用對比度限幅。CLAHE主要是用來克服AHE的過度放大噪音的問題。

這主要是通過限制AHE算法的對比提高程度來達到的。在指定的像素值周邊的對比度放大主要是由變換函數的斜度決定的。這個斜度和領域的累積直方圖的斜度成比例。CLAHE通過在計算CDF前用預先定義的閾值來裁剪直方圖以達到限制放大幅度的目的。這限制了CDF的斜度。因此,也限制了變換函數的斜度。直方圖被裁剪的值,也就是所謂的裁剪限幅,取決於直方圖的分布因此也取決於領域大小的取值。

通常,直接忽略掉那些超出直方圖裁剪限幅的部分是不好的,而應該將這些裁剪掉的部分均勻的分布到直方圖的其他部分。如下圖所示。

這個重分布的過程可能會導致那些被裁剪掉的部分由重新超過了裁剪值(如上圖的綠色部分所示)。如果這不是所希望的,可以不帶使用重複不的過程指導這個超出的部分已經變得微不足道了。

2.通過插值加快計算速度

如上所述的直接的自適應直方圖,不管是否帶有對比度限制,都需要對圖像中的每個像素計算器領域直方圖以及對應的變換函數,這使得算法及其耗時。

而插值使得上述算法效率上有極大的提升,並且質量上沒有下降。首先,將圖像均勻分成等份矩形大小,如下圖的右側部分所示(8行8列64個塊是常用的選擇)。然後計算

每個塊的直方圖;

CDF;

以及對應的變換函數。

這個變換函數對於

這樣的過程極大的降低了變換函數需要計算的次數,只是增加了一些雙線性插值的計算量。

三.實際應用

在Lab顏色空間中,通過使用限制對比度直方圖均衡算法改變L分量,來調整亮度對比;從而增強圖像的低光照區域的亮度。

代碼實現:

import matplotlib.pylab as pltimport cv2
img_bgr = cv2.imread("02.jpg")
img = cv2.cvtColor(img_bgr, cv2.COLOR_BGR2RGB)
img_lab = cv2.cvtColor(img_bgr, cv2.COLOR_BGR2LAB)
clahe = cv2.createCLAHE(clipLimit = 3.0, tileGridSize=(8,8))img_lab[...,0] = clahe.apply(img_lab[...,0])img_rgb = cv2.cvtColor(img_lab, cv2.COLOR_LAB2RGB)
plt.figure(figsize=(20,16),dpi=80)plt.subplot(121),plt.imshow(img),plt.axis("off"),plt.title("原圖",fontproperties='SimHei',fontsize=20)plt.subplot(122),plt.imshow(img_rgb),plt.axis("off"),plt.title("CLAHE",fontproperties='SimHei',fontsize=20)plt.show()

結果:


參考資料:

https://baike.baidu.com/item/Lab%E9%A2%9C%E8%89%B2%E6%A8%A1%E5%9E%8B/3944053?fr=aladdin

https://zh.wikipedia.org/zh-cn/Lab%E8%89%B2%E5%BD%A9%E7%A9%BA%E9%97%B4

https://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_histogram_equalization

https://blog.csdn.net/Julialove102123/article/details/89474777

https://blog.csdn.net/qq_28368377/article/details/97190468

你若喜歡,請點個在看 

相關焦點

  • CLAHE算法實現圖像增強「AI工程論」
    ,主要用在醫學圖像上面。CLAHE起到的作用簡單來說就是增強圖像的對比度的同時可以抑制噪聲CLAHE的英文是Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization 限制對比度的自適應直方圖均衡。
  • 【精彩論文推薦】西安郵電大學 王殿偉 等:基於細節特徵融合的低照度全景圖像增強
    本文在光照反射模型的基礎上,將全景圖像的對比度增強與細節增強相結合,提出了基於細節特徵加權融合的低照度全景圖像增強算法。具體步驟(見圖1)如下:1)將全景圖像從RGB色彩空間轉到HSV色彩空間,獲取圖像的亮度分量(V);2)利用雙邊濾波器對V分量進行處理,估計出全景圖像的光照分量;3)推導出三個光照輸入,輸入一為原始光照分量,輸入二與輸入三分別為對光照分量進行自適應伽馬校正與限制性直方圖均衡化的結果,提出基於像素級的細節特徵融合算法,對三個輸入進行加權融合,得到校正後的光照分量;4)對反射分量進行自適應調整,以增強圖像的細節信息
  • 【圖像增強03】基於Retinex理論的圖像增強
    該理論認為:(1)人眼對物體顏色的感知與物體表面的反射性質有著密切關係,即反射率低的物體看上去較暗,反射率高的物體看上去是較亮。(2)人眼對物體色彩的感知具有一致性,不受光照變化的影響。基本原理:通過從原始圖像中估計光照分量,然後設法去除(或降低)光照分量,獲得物體的反射性質,從而獲得物體的本來面貌。
  • 圖像增強、銳化,利用 Python-OpenCV 來實現 4 種方法!
    圖像增強目的使得模糊圖片變得更加清晰、圖片模糊的原因是因為像素灰度差值變化不大,圖片各區域產生視覺效果似乎都是一樣的, 沒有較為突出的地方,看起來不清晰的感覺解決這個問題的最直接簡單辦法,放大像素灰度值差值、使圖像中的細節更加清晰。目前較為常用的幾個方法:伽馬變換、線性變換、分段線性變換、直方圖均衡化,對於圖像對比度增強,都能取得不錯的效果!
  • 一種自適應紅外圖像增強處理的FPGA實現
    但是由於受紅外探測器件的影響,紅外成像儀的成像效果還不夠理想,主要表現為圖像中的目標與背景區分不明顯、對比度低、噪聲大、信噪比低等缺點,因而紅外圖像處理首要解決的問題是圖像增強。要實現圖像的增強處理,主要有兩個途徑:一是改善探測器性能,一是在紅外圖像系統電子部分加入實時圖像處理功能。在目前條件下,加入實時圖像處理功能是快速而經濟的做法。
  • Matlab圖像增強與復原技術在SEM圖像中的應用
    圖像增強和復原的目的是對圖像進行加工,以得到視覺上更好、更加容易區分的圖像。  在頻域中實現對圖像的濾波過程如下:  (1)對原始輸入圖像進行傅立葉變換,得到頻譜函數F(u,v);  (2)利用傳遞函數H(u,v)對圖像的頻譜函數F(u,v)進行處理,得到輸出G(u,v);  (3)G(u,v)再經過傅立葉反變換,得到所希望的圖像。
  • MATLAB圖像處理之圖像增強(二)
    對數變換常用來擴展低值灰度,壓縮高值灰度,這樣可以使低值灰度的圖像細節更容易看清,從而達到圖像增強的效果。uint8(H);figure,subimage(E)變換前(左)後(右)圖像對比直方圖灰度變換是最常用的實現圖像灰度變換的方法,值得我們重點討論。
  • 增強現實技術及其實現方法初探
    簡介了以手機作為設備的AR系統的架構;詳細分析了AR的工作原理,包括:3D物體建模,視頻和圖像的識別,特徵點跟蹤,視頻合成(即虛實物體的結合)以及視頻輸出;比較了現有的國內外AR的開發軟體工具包;展望了AR的應用,特別是在新聞和媒體領域的潛在應用。 關鍵詞:增強現實,圖像識別,特徵點跟蹤,AR SDK 1.
  • 圖像增強——頻域增強定義和步驟
    圖像增強一般不能增加原圖像信息,只能針對一些成像條件,把弱信號突出出來,使一些信息更容易分辨。 圖像增強的方法分為頻域法和空域法,空域法主要是對圖像中的各像素點進行操作;而頻域法是在圖像的某個變換域內,修改變換後的係數,例如傅立葉變換、DCT 變換等的係數,對圖像進行操作,然後再進行反變換得到處理後的圖像。 下面具體對頻域增強的方法進行介紹。
  • 基於STFT濾波算法的指紋圖像識別系統的設計與實現
    本文在充分調研了目前的指紋預處理和特徵提取研究成果之後,分別針對指紋增強、指紋二值化和指紋特徵提取方面提出了三個新的算法,部分解決了目前指紋識別技術面臨的問題與挑戰,並且利用這些新的算法製作了一款指紋圖像識別系統。本文通過緒論、需求分析、系統設計、系統實現、系統測試一步步介紹指紋圖像識別技術在指紋識別系統中的應用情況。
  • 圖像效果增強|圖像清晰度增強上線計費
    尊敬的百度AI開放平臺用戶:感謝您對圖像效果增強服務的支持,4月20日起,圖像清晰度增強接口上線計費,將支持按量後付費、次數包和QPS疊加包三種售賣方式,您可根據業務情況靈活搭配付費方式使用,以達效果更優,歡迎廣大開發者們購買體驗。
  • 使用CNN生成圖像先驗,實現更廣泛場景的盲圖像去模糊
    現有的最優方法在文本、人臉以及低光照圖像上的盲圖像去模糊效果並不佳,主要受限於圖像先驗的手工設計屬性。本文研究者將圖像先驗表示為二值分類器,訓練 CNN 來分類模糊和清晰圖像。實驗表明,該圖像先驗比目前最先進的人工設計先驗更具區分性,可實現更廣泛場景的盲圖像去模糊。簡介盲圖像去模糊(blind image deblurring)是圖像處理和計算機視覺領域中的一個經典問題,它的目標是將模糊輸入中隱藏的圖像進行恢復。
  • 圖像傳感器知識大全
    • 一般來說,由於CMOS傳感器的增益部分可以在內部輕易實現,因此它比CCD要或多或少地佔些優勢。兩者內部的互補電晶體電路可以允許低功耗、高增益的放大輸出,CCD相對要消耗更多的能量。某些CCD生產商正在通過最新的讀出放大技術改善這種狀況。• 2. 動態範圍:傳感器象素達到飽和時的電壓輸出於其能夠響應的最低光照的電壓輸出的比值。
  • 基於PyTorch圖像特徵工程的深度學習圖像增強
    我們還將實現這些圖像增強技術,以使用PyTorch構建圖像分類模型。目錄為什麼需要圖像增強?不同的圖像增強技術選擇正確的增強技術的基本準則案例研究:使用圖像增強解決圖像分類問題為什麼需要圖像增強?深度學習模型通常需要大量的數據來進行訓練。通常,數據越多,模型的性能越好。但是獲取海量數據面臨著自身的挑戰。不是每個人都有大公司的雄厚財力。
  • Facebook宣布神經超採樣實時渲染,實現VR高清顯示新突破,低清圖像...
    Supersampling for Real-time Rendering(用於實時渲染的神經超採樣)」介紹了一種可以將低解析度輸入圖像轉換為高解析度輸出的機器學習方法。這種upsampling(上採樣)過程利用了神經網絡並以場景統計進行訓練,從而能夠恢復清晰的細節,同時節省在實時應用程式中直接渲染所述細節的計算開銷。上面的GIF動圖比較了低解析度顏色輸出和神經超採樣方法實現的16x超採樣輸出。1. 研究的是什麼?
  • 光照與果樹的關係
    因此光照過強時能抑制新梢的加長生長,而促進側芽的萌發生長,形成短枝的密集,表現樹冠開張。由於減少了用於生長的消耗,有利於營養積累,也有利於增加根系的生長量。光照不足時,枝條細長而直立旺長。一般喜光性樹種,光強減弱時,如陰雨天或人工遮蔭,其加長生長顯著加快,乾物質總量降低,表現徒長。由於生長消耗大而光合效能低,積累營養少,供給根系的有機營養少,因而抑制了根系的生長。
  • 英偉達提出僅使用噪點圖像訓練的圖像增強方法,可去除照片噪點
    如果有一天,在低亮度環境中拍攝的照片中的噪聲可以被自動清除,並且自動修復失真,那將會如何?你的照片庫裡是否有很多帶噪點的粗糙照片,很想修復它們?今天要介紹的這個基於深度學習的方法,僅通過觀察原始的低質量圖像就可以修復照片。這項研究由來自英偉達、阿爾託大學和 MIT 的研究者開展,將在本周的瑞典斯德哥爾摩 ICML 2018 上展示。
  • 星光級低照度攝像機的研究與應用
    慢快門攝像機不是通過機器的硬體性能來提升圖像效果,而是通過犧牲圖像的實時性,來提升低光照場合下的圖像清晰度。但是對於監控而言,重要的恰恰在於清晰、連貫、實時的圖像,因此幀累積慢快門攝像機常常被用於對靜態事物的監視,而不建議用在非靜態應用。
  • 監控視頻中的圖像預處理技術
    而視頻監控系統由於成本、環境等因素影響,所獲取的原始視頻質量並不高,甚至很低。例如,由於環境、噪聲、光照、運動等影響,往往所採集的圖像常常出現模糊、扭曲、噪點、太亮或太暗、彩色不鮮明、……。對於這樣比較差的視頻,再進行壓縮、傳輸、解碼顯示,用戶所看到的監控視頻常常不能令人滿意的。如何在現有的條件下提高採集視頻質量的問題就實在地放在我們面前。
  • 聲納圖像動態範圍擴展與FPGA實現
    編者按:本文針對成像聲納擴展圖像動態範圍和增強圖像細節的需求,提出了一種基於開方運算的動態範圍擴展方法。 摘要:本文針對成像聲納擴展圖像動態範圍和增強圖像細節的需求,提出了一種基於開方運算的動態範圍擴展方法。