基于含噪Retinex模型的煤矿低光照图像增强方法

低光照图像会导致许多计算机视觉任务达不到预期效果,影响后续图像分析与智能决策。针对现有煤矿井下低光照图像增强方法未考虑图像现实噪声的问题,提出一种基于含噪Retinex模型的煤矿低光照图像增强方法。建立了含噪Retienx模型,利用噪声估计模块（NEM）估计现实噪声,将原图像和估计噪声作为光照分量估计模块（IEM）和反射分量估计模块（REM）的输入,生成光照分量与反射分量并对二者进行耦合,同时对光照分量进行伽马校正等调整,对耦合后的图像及调整后的光照分量进行除法运算,得到最终的增强图像。NEM通过3层CNN对含噪图像进行拜耳采样,然后重构生成与原图像大小一致的三通道特征图。IEM与REM均以ResNet-34作为图像特征提取网络,引入多尺度非对称卷积与注意力模块（MACAM）,以增强网络的细节过滤能力及重要特征筛选能力。定性和定量评估结果表明,该方法能够平衡光源与黑暗环境之间的关系,降低现实噪声的影响,在图像自然度、真实度、对比度、结构等方面均具有良好性能,图像增强效果优于Retinex-Net,Zero-DCE,DRBN,DSLR,TBEFN,RUAS等模型。通过消融实验验证了NEM...     

矿井井下非均匀照度图像增强算法

矿井井下视频采集过程中由于照明系统分布不均匀、环境中存在大量粉尘和雾气,导致监控画面图像存在局部光线过曝、局部亮度不足、对比度低和边缘信息弱等问题。针对上述问题,提出了一种矿井井下非均匀照度图像增强算法。该算法基于Retinex-Net网络结构改进,具体包括非均匀光照抑制模块（NLSM）、光照分解模块（LDM）和图像增强模块（IEM）3个部分：NLSM对图像中人工光源局部非均匀光照进行抑制;LDM将图像分解为光照层和反射层;IEM对图像光照层增强,经伽马校正,最终得到增强图像。在NLSM和LDM中均采用Resnet作为网络基础架构,并顺序引入了卷积注意力机制中通道注意力模块和空间注意力模块,以增强对图像光照特征关注度和特征选择的效率。实验结果表明：(1)选取MBLLEN,RUAS,zeroDCE,zeroDCE++,Retinex-Net,KinD++及非均匀照度图像增强算法对多种场景（井下运输环境场景、单光源巷道场景、多光源巷道场景、矿石场景）图像进行增强处理及定性分析,分析结果指出非均匀照度图像增强算法能够避免人工光源区域的过度增强,未在光源区域产生晕染和模糊现象,不易产生色偏,对...     

基于结构纹理分解的矿井图像增强方法

矿井下存在低照度、多灰尘现象,导致监控视频采集的图像具有光照不均、模糊及细节丢失的问题,影响后续智能图像识别,现有矿井图像增强方法普遍存在图像纹理细节不清晰、视觉效果差的问题。提出了一种基于结构纹理分解的图像增强方法。首先,利用maxRGB算法对原始图像提取初始光照分量,接着构建优化目标函数,依次优化求解初始光照分量中的结构分量、纹理分量及噪声分量：先对初始光照分量进行加权引导滤波,作为先验约束,迭代获得边缘清晰的结构分量;再结合最大邻域差方法和加权平均局部变分构建局部变化偏差函数,作为约束权重,迭代得到细节丰富的纹理分量。然后,将原始图像转换到HSV颜色空间,提取出原始图像的亮度分量,并结合结构分量、纹理分量及噪声分量,利用Retinex理论进行重构,得到增强后的初始亮度分量。为避免亮度过增强,引入带有截断因子的自适应伽马校正（AGCWD）处理图像初始亮度信息,以获得最终的亮度分量。最后,将图像转换到RGB颜色空间,得到增强图像。实验结果表明：(1)基于结构纹理分解的图像增强算法能保证图像边缘纹理细节更加清晰,减少了图像增强过程中的光晕伪影,且增强后的图像灰度直方图更均衡。(2)与结...     

基于细节特征融合的低照度全景图像增强

为了提高低照度条件下采集的全景图像的视觉效果,提出一种基于细节特征加权融合的低照度全景图像增强算法.首先,利用双边滤波算法提取出图像的光照分量,并分别采用自适应伽马校正和对比度受限的自适应直方图均衡化算法对光照分量进行处理;然后,与原始光照信息进行加权融合得到校正后的光照分量,并在反射分量调整时,提出一种自适应调整函数来校正反射信息;最后,将光照分量与反射分量合并,以实现对低照度全景图像的增强.实验结果表明,所提出的算法在提高图像亮度的同时,可以增强图像细节信息,去除噪声,使增强后图像色彩信息更加丰富自然.     

基于光照图估计的Retinex低照度图像增强算法

针对低照度环境下采集的图像存在对比度较低、细节丢失、噪声干扰等问题,提出一种基于Retinex的光照图估计改进算法,以实现低照度图像增强.计算R、G、B 3个颜色通道中的最大值,并用L2范数对光照进行近似,运用基于相对总变差形式的改进模型对亮通道进行平滑细化及自适应Gamma校正,并利用Retinex模型进行图像增强.在MATLAB仿真平台上对不同的低照度图像进行增强处理,实验结果表明,与Retinex-Net、SRIE等典型算法相比,该算法能有效提高图像对比度与清晰度,增强图像细节信息,使图像颜色更加鲜艳自然,视觉质量更好.     

基于光照图估计的Retinex低照度图像增强算法

针对低照度环境下采集的图像存在对比度较低、细节丢失、噪声干扰等问题,提出一种基于Retinex的光照图估计改进算法,以实现低照度图像增强.计算R、G、B 3个颜色通道中的最大值,并用L2范数对光照进行近似,运用基于相对总变差形式的改进模型对亮通道进行平滑细化及自适应Gamma校正,并利用Retinex模型进行图像增强.在MATLAB仿真平台上对不同的低照度图像进行增强处理,实验结果表明,与Retinex-Net、SRIE等典型算法相比,该算法能有效提高图像对比度与清晰度,增强图像细节信息,使图像颜色更加鲜艳自然,视觉质量更好.     

基于改进深度信念网络的农业温室温度预测方法

针对浅层神经网络面对温室复杂多变环境因子表征能力低、学习时间长的问题，提出一种基于改进深度信念网络并结合经验模态分解与门控循环单元的温室预测方法。首先，通过经验模态分解将温度环境因子进行信号分解，之后将分解出来的固有模态函数与残差信号进行不同程度的预测；然后，引入神经胶质改进深度信念网络，并将分解信号结合光照和二氧化碳进行多属性的特征提取；最后，将门控循环单元预测的信号分量相加获得最终的预测结果。仿真实验结果表明，与经验模态分解-深度信念网络（EMD-DBN）和深度信念网络-神经胶质链（DBN-g）相比，所提方法的预测误差分别降低了6.25%和5.36%，验证了其在强噪声、强耦合的温室时序环境下预测的有效性和可行性。     

多重约束非负矩阵分解的非平稳噪声语音增强

低信噪比非稳态噪声环境中的语音增强仍是一个开放且具有挑战性的任务. 为了提高传统的基于非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization, NMF)的语音增强算法性能, 同时考虑到语音信号的时频稀疏特性和非稳态噪声信号的低秩特性, 本文提出了一种基于多重约束的非负矩阵分解语音增强算法(multi-constraint nonnegative matrix factorization speech enhancement, MC–NMFSE). 在训练阶段, 采用干净语音训练数据集和噪声训练数据集分别构建语音字典和噪声字典. 在语音增强阶段, 在非负矩阵分解目标函数中增加语音分量的稀疏性约束和噪声信号的低秩性约束条件, MC–NMFSE能够更好地从带噪语音中获得语音分量的表示, 从而提高语音增强效果. 通过实验表明, 在大量不同非平稳噪声条件和不同信噪比条件下, 与传统的基于NMF的语音增强方法相比, MC–NMFSE能获得较低的语音失真和更好的非稳态噪声抑制能力.     

基于Retinex-UNet算法的低照度图像增强

针对Retinex应用于多种场景时,其约束和参数会受到模型容量限制的问题,提出了一种基于深度学习的低照度图像增强算法,并构建了新的网络架构Retinex-UNet（RUNet）。该架构包含图像分解网络与图像增强网络两部分,利用Retinex-Net网络思想,通过卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）学习并分解图像,将其结果作为增强网络的输入,对输入图像进行端对端训练。在增强网络中构建了基于U-Net的网络架构,其可对任意大小的图像进行增强。通过在公开数据集（LOL,SID）上验证表明,RUNet方法在效果上有所改进,尤其是整体视觉效果。     

结合内外先验知识的低照度图像增强与去噪算法

目的 现有大多数低照度图像增强算法会放大噪声,且用于极低照度图像时会出现亮度提升不足、色彩失真等问题。为此,提出一种基于Retinex(retina cortex)的增强与去噪方法。方法 为了增强极低照度图像,首先利用暗通道先验原理估计场景的全局光照,若光照低于0.5,对图像进行初始光照校正;其次,提出一种Retinex顺序分解模型,使低照度图像中的噪声均体现在反射分量中,基于分解结果,利用Gamma校正求取增强后的噪声图像;最后,提出一种基于内外双重互补先验约束的去噪机制,利用非局部自相似性原理为反射分量构建内部先验约束,基于深度学习,为增强后的噪声图像构建外部先验约束,使内外约束相互制约。结果 将本文算法与6种算法比较,在140幅普通低照度图像和162幅极低照度图像上（有正常曝光参考图像）进行主观视觉和客观指标评价比较,结果显示本文方法在亮度提升、色彩保真及去噪方面均有明显优势,对于普通低照度图像,BTMQI(blind tone-mapped quality index)和NIQE(natural image quality evaluator)指标均取得次优值,对于极低照度图像...     

基于模糊理论的低照度彩色图像增强算法

低照度彩色图像存在整体亮度低、对比度差、颜色偏暗和信噪比低等特点,传统图像增强算法对其增强效果非常有限。提出了一种基于模糊理论的低照度彩色图像增强算法,将三原色(red,green,blue,RGB)图像转换成色相饱和度(HSV)图像,以保证增强处理不引起图像的色彩失真。对亮度图像进行非线性变化,实现动态范围展宽;采用修正后的隶属度函数将图像映射到模糊平面,实现对比度增强。实验结果表明:该算法显著地提高了图像整体亮度和对比度,改善了低照度彩色图像的视觉效果。     

基于域滤波的自适应Retinex图像增强

为了提高低照度图像的亮度和对比度,提出了一种新的基于Retinex理论的彩色图像增强方法。首先,基于Retinex理论,提出对HSV空间V分量进行域滤波估计图像光照分量,然后将V分量与光照分量相除得到反射分量的方法。之后,采用自适应Gamma校正对光照分量进行亮度提升,然后采用CLAHE对其进行对比度增强。最后,将亮度校正光照分量与反射分量相乘得到增强后的V分量,并将增强后的图像转化为RGB空间图像,达到彩色图像增强的目的。本算法可以获得更自然的增强效果,能抑制亮度较大像素点的增强,很好地突出图像中的细节信息,克服了图像增强中增强图像对比度低、颜色失真、过增强及光照突变处出现光晕现象等缺点。本算法对多种图像有效,例如高动态(HDR)图像、非均匀光照图像及低曝光图像。通过验证,本算法得到的结果相比于传统方法视觉效果更佳。     

最大差值图决策的低照度图像自适应增强算法

应用于光照分布不均的低照度图像,传统的图像增强算法会出现色彩失真、亮区过度增强等问题,因此提出一种最大差值图决策的低照度图像自适应增强算法。首先,提出最大差值图的概念,通过最大差值图粗略估计出初始光照分量;然后,提出交替引导滤波的算法,利用交替引导滤波对初始光照分量进行校正,实现光照分量的准确估计;最后,设计了图像亮度自适应的伽马变换,能够根据获取的光照分量自适应调整伽马变换参数,从而在增强图像的同时消除光照不均带来的影响。实验结果表明,增强后的图像有效消除了光照分布不均带来的影响,图像亮度、对比度、细节表现能力和色彩保真度都得到了明显提升,平均梯度提升了1倍以上,信息熵提升了14%以上。由于提出的算法对光照分量估计准确,自适应伽马变换针对低照度图像进行了优化,因此,对于夜间等弱光源条件下的彩色图像具有十分有效的增强效果。     

场景化立体空间色彩饱和度动态修正仿真研究

当前立体空间色彩饱和度修正方法,受到噪声干扰导致图像空间的光照信息计算失准,造成低动态范围图像空间色彩饱和度失衡,从而需要二次修正,存在修正耗时较长、成本较高、且图像细节信息模糊的问题。据此提出场景化立体空间色彩饱和度动态修正方法,采用Retinex图像增强算法加入全局自适应亮度调节以及去噪环节,对图像亮度分量进行增强处理,在求解反射分量的过程中,保留场景化立体空间中的光照信息,以完成图像的预处理。将经过预处理的彩色图像压缩到普通显示器能够显示的范围内,采用阶跃方程对低动态范围内场景化立体空间色彩饱和度进行动态调整,实现场景化立体空间色彩饱和度动态修正。仿真结果表明,所提方法修正耗时较短、成本较低,并且能够更好的保存图像的细节信息。     

基于链接突触计算网络的遥感图像对比度增强算法

针对卫星遥感图像在增强对比度和去除噪声过程中出现纹理细节丢失和图像自然性降低的问题,提出一种基于链接突触计算网络的卫星遥感图像对比度增强算法。在彩色图像转变至HSV颜色空间的前提下,通过引导滤波器去除噪声和边缘增强技术突出细节;将边缘增强的图像输入链接突触计算网络,采取与显著特征图相结合的方式增强图像亮度和对比度;在RGB空间上,利用改进的自然色彩还原技术对增强图像进行还原。实验结果表明,相对于其他对比度增强算法,该方法在多个评价指标上都有很好的性能体现,在增强图像对比度和亮度的同时,保留了丰富的纹理细节和自然色彩度。     

多级分解的Retinex低照度图像增强算法

针对现有算法对图像边缘细节增强不足及无法有效控制各尺度信息增强程度的问题,提出了多级分解的Retinex低照度图像增强算法。该算法在Retinex分解模型和双边滤波的基础上,通过设置不同的滤波参数,获取表征图像不同尺度信息的反射分量和照度分量;通过使用指数函数对分解得到的各级反射分量进行增强,能够有效提升图像边缘细节的表达能力;通过使用S型函数对最终的照度分量进行处理,能够在提升低照度图像整体亮度的同时抑制高亮度区域;通过颜色恢复函数对增强图像进行后处理,进一步避免色彩偏差和失真的问题。实验结果表明,新算法能够改善低照度图像的视觉质量,在清晰度、信息熵、对比度等指标方面都有所提升。     

基于色度偏差的运动目标检测

论述了一种静态摄像机下从彩色图像中检测运动目标的背景减除算法，该算法在彩色图像亮度偏差和色度偏差概念的基础上被提出的，计算量小但可以很好地克服亮度变化、反光和阴影的影响。对于一个序列，首先用像素点的中间值作为背景的像素值，生成背景帧；然后依据当前帧和背景帧的色度偏差值将图像二值化；最后，使用数学形态学算子和连通分量分析对检测结果进行后处理。实验结果表明，该算法有很好的处理效果。     

基于照度与场景纹理注意力图的低光图像增强

目的 现有的低照度图像增强算法常存在局部区域欠增强、过增强及色彩偏差等情况,且对于极低照度图像增强,伴随着噪声放大及细节信息丢失等问题。对此,提出了一种基于照度与场景纹理注意力图的低光图像增强算法。方法 首先,为了降低色彩偏差对注意力图估计模块的影响,对低光照图像进行了色彩均衡处理;其次,试图利用低照度图像最小通道约束图对正常曝光图像的照度和纹理进行注意力图估计,为后续增强模块提供信息引导;然后,设计全局与局部相结合的增强模块,用获取的照度和场景纹理注意力估计图引导图像亮度提升和噪声抑制,并将得到的全局增强结果划分成图像块进行局部优化,提升增强性能,有效避免了局部欠增强和过增强的问题。结果 将本文算法与2种传统方法和4种深度学习算法比较,主观视觉和客观指标均表明本文增强结果在亮度、对比度以及噪声抑制等方面取得了优异的性能。在VV（Vasileios Vonikakis）数据集上,本文方法的BTMQI（blind tone-mapped quality index）和NIQMC（no-reference image quality metric for contrast distortion）指标均达到最优值;在178幅普通低照度图像上本文算法的BTMQI和NIQMC均取得次优值,但纹理突出和噪声抑制优势显著。结论 大量定性及定量的实验结果表明,本文方法能有效提升图像亮度和对比度,且在突出暗区纹理时,能有效抑制噪声。本文方法用于极低照度图像时,在色彩还原、细节纹理恢复和噪声抑制方面均具有明显优势。代码已共享在Github上：https://github.com/shuanglidu/LLIE_CEIST.git。