本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法及裝置。

背景技術(shù)：

成像系統(tǒng)通過表面覆蓋bay型彩色濾波列(cfa)的ccd對(duì)像面進(jìn)行采樣，輸出bayer圖像。由于圖像中每個(gè)像元只含三基色(rgb)中的一種顏色信息，需要通過插值算法的插值以重建缺失的顏色信息。通常情況下，重建效果越好的插值算法運(yùn)算量越大，硬件資源需求越大。如何在保證重建效果的情況下，使硬件資源占用最小，是實(shí)際存在的問題，也是重建算法研究的一個(gè)重點(diǎn)，具有現(xiàn)實(shí)意義。

而圖像因受退化因素影響，會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量嚴(yán)重下降，對(duì)比度、色彩、清晰度等出現(xiàn)明顯失真。特別是因照度不足等低照度環(huán)境下的圖像退化問題一直是圖像領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。retinex算法是一種基于空域的圖像增強(qiáng)，該算法模擬人類大腦視覺皮層成像原理，建立了簡(jiǎn)化圖像形成模型，通過消除圖像照度分量，保留反射分量實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)，具有較好的增強(qiáng)效果。但傳統(tǒng)的retinex算法因在照度估計(jì)時(shí)采用了經(jīng)典的高斯模型，使得照度分量估計(jì)時(shí)容易出現(xiàn)色彩失真較大，而帶色彩恢復(fù)的retinex(msrcr)相對(duì)于retinex在顏色保持上具有優(yōu)勢(shì)，但在低照度圖像處理中也存在顏色恢復(fù)失真的問題。

因此，需要一種新的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法及裝置。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法及裝置，能夠在低照度情況下，提高處理后圖像的清晰度和質(zhì)量。

本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)得。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法，該方法包括：通過圖像重建算法進(jìn)行g(shù)通道插值，以獲得新建g通道數(shù)據(jù)；通過新建g通道數(shù)據(jù)與r通道數(shù)據(jù)獲取新建r通道數(shù)據(jù)；通過新建g通道數(shù)據(jù)與b通道數(shù)據(jù)獲取新建b通道數(shù)據(jù)；以及通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)以及新建g通道數(shù)據(jù)、新建r通道數(shù)據(jù)、新建b通道數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像恢復(fù)。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)以及新建g通道數(shù)據(jù)、新建r通道數(shù)據(jù)、新建b通道數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像恢復(fù)，包括：通過單尺度retinex算法處理新建g通道數(shù)據(jù)、新建r通道數(shù)據(jù)、新建b通道數(shù)據(jù)，以生成第一數(shù)據(jù)；計(jì)算原始圖像數(shù)據(jù)與第一數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)像素的夾角余弦矩陣；通過夾角余弦矩陣建立余弦色彩恢復(fù)函數(shù)；通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，余弦色彩恢復(fù)函數(shù)，包括：

其中，ci為i通道的余弦色彩恢復(fù)函數(shù)，α為第一預(yù)定常數(shù)，β為第二預(yù)定常數(shù)，cosθ為夾角余弦值矩陣，ii(x,y)圖像的第i個(gè)顏色通道。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)，包括：計(jì)算每一尺度的恢復(fù)圖像，以生成第二數(shù)據(jù)；對(duì)第二數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償，以生成第三數(shù)據(jù)；對(duì)第三數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，利用加權(quán)公式對(duì)第三數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)，加權(quán)公式包括：

其中，rm為加權(quán)公式，ωj為第j個(gè)尺度的圖像對(duì)應(yīng)的權(quán)重，rm^j為第j個(gè)尺度的圖像對(duì)應(yīng)的第三數(shù)據(jù)。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，通過圖像重建算法進(jìn)行g(shù)通道插值，以獲得新建g通道數(shù)據(jù)，包括：對(duì)g通道進(jìn)行預(yù)插值，以獲取色差通道；通過色差通道獲取綜合梯度因子；通過綜合梯度因子獲取新建g通道數(shù)據(jù)。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，通過綜合梯度因子獲取新建g通道數(shù)據(jù)，包括：通過綜合梯度因子判斷插值方向；通過單方向插值的方向獲取新建g通道數(shù)據(jù)。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，通過新建g通道數(shù)據(jù)與r通道數(shù)據(jù)獲取新建r通道數(shù)據(jù)，包括：插值r通道數(shù)據(jù)上缺失的b通道數(shù)據(jù)。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，通過新建g通道數(shù)據(jù)與b通道數(shù)據(jù)獲取新建b通道數(shù)據(jù)，包括：插值b通道數(shù)據(jù)上缺失的r通道數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的裝置，該裝置包括：g通道模塊，用于通過圖像重建算法進(jìn)行g(shù)通道插值，以獲得新建g通道數(shù)據(jù)；r通道模塊，用于通過新建g通道數(shù)據(jù)與r通道數(shù)據(jù)獲取新建r通道數(shù)據(jù)；b通道模塊，用于通過新建g通道數(shù)據(jù)與b通道數(shù)據(jù)獲取新建b通道數(shù)據(jù)；以及圖像恢復(fù)模塊，用于通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)以及新建g通道數(shù)據(jù)、新建r通道數(shù)據(jù)、新建b通道數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像恢復(fù)。

根據(jù)本發(fā)明的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法及裝置，能夠在低照度情況下，提高處理后圖像的清晰度和質(zhì)量。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法的流程圖。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的現(xiàn)有技術(shù)中bayer格式圖像的示意圖。

圖3是根據(jù)另一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法的流程圖。

圖4是根據(jù)另一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法的流程圖。

圖5是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法中自動(dòng)補(bǔ)償/增益示意圖；

圖6是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法處理前后對(duì)比圖。

圖7是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法處理前后對(duì)比圖。

圖8是根據(jù)另一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的裝置的框圖。

具體實(shí)施例

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施例。然而，示例實(shí)施例能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實(shí)施例的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部分，因而將省略對(duì)它們的重復(fù)描述。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本發(fā)明的技術(shù)方案而沒有特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知方法、裝置、實(shí)現(xiàn)或者操作以避免模糊本發(fā)明的各方面。

附圖中所示的方框圖僅僅是功能實(shí)體，不一定必須與物理上獨(dú)立的實(shí)體相對(duì)應(yīng)。即，可以采用軟件形式來實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在一個(gè)或多個(gè)硬件模塊或集成電路中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在不同網(wǎng)絡(luò)和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體。

附圖中所示的流程圖僅是示例性說明，不是必須包括所有的內(nèi)容和操作/步驟，也不是必須按所描述的順序執(zhí)行。例如，有的操作/步驟還可以分解，而有的操作/步驟可以合并或部分合并，因此實(shí)際執(zhí)行的順序有可能根據(jù)實(shí)際情況改變。

應(yīng)理解，雖然本文中可能使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來描述各種組件，但這些組件不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)乃用以區(qū)分一組件與另一組件。因此，下文論述的第一組件可稱為第二組件而不偏離本公開概念的教示。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“及/或”包括相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目中的任一個(gè)及一或多者的所有組合。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，附圖只是示例實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的，因此不能用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法的流程圖。

如圖1所示，在s102中，通過圖像重建算法進(jìn)行g(shù)通道插值，以獲得新建g通道數(shù)據(jù)。對(duì)于彩色圖像，需要采集多種最基本的顏色，如r、g、b三種顏色，最簡(jiǎn)單的方法就是用濾鏡的方法，紅色的濾鏡透過紅色的波長(zhǎng)，綠色的濾鏡透過綠色的波長(zhǎng)，藍(lán)色的濾鏡透過藍(lán)色的波長(zhǎng)。如果要采集r、g、b三個(gè)基本色，則需要三塊濾鏡，這樣價(jià)格昂貴，且不好制造，因?yàn)槿龎K濾鏡都必須保證每一個(gè)像素點(diǎn)都對(duì)齊。圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的現(xiàn)有技術(shù)中bayer格式圖像的示意圖。如圖2所示，bayer格式圖片在一塊濾鏡上設(shè)置的不同的顏色，通過分析人眼對(duì)顏色的感知發(fā)現(xiàn)，人眼對(duì)綠色比較敏感，所以一般bayer格式的圖片綠色格式的像素是是r和g像素的和。圖像重建算法可例如為h-a(hamilton-adam)算法。利用h-a(hamilton-adam)算法進(jìn)行g(shù)通道插值，以獲得新建g通道數(shù)據(jù)，可例如為g顏色數(shù)據(jù)。

在s104中，通過新建g通道數(shù)據(jù)與r通道數(shù)據(jù)獲取新建r通道數(shù)據(jù)。每一個(gè)像素僅僅包括了光譜的一部分，必須通過插值來實(shí)現(xiàn)每個(gè)像素的rgb值。為了從bayer格式得到每個(gè)像素的rgb格式，通常情況需要通過插值填補(bǔ)缺失的2個(gè)色彩。在本發(fā)明實(shí)施例中，可例如為，通過g顏色，插值獲取r的顏色。

在s106中，通過新建g通道數(shù)據(jù)與b通道數(shù)據(jù)獲取新建b通道數(shù)據(jù)。如上文，在本發(fā)明實(shí)施例中，可例如為，通過bayer格式中的g顏色，插值獲取b的顏色。

在s108中，通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)以及新建g通道數(shù)據(jù)、新建r通道數(shù)據(jù)、新建b通道數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像恢復(fù)。本發(fā)明實(shí)施例中根據(jù)余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)上文的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，使圖像恢復(fù)的結(jié)果與原始圖像的顏色更加接近。余弦色彩恢復(fù)函數(shù)可例如，計(jì)算原始圖像數(shù)據(jù)與單尺度retinex算法計(jì)算之后的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)像素的夾角余弦矩陣，通過夾角余弦矩陣建立余弦色彩恢復(fù)函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法，通過圖像重建算法與余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)bayer格式的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這兩種算法相結(jié)合的方法，能夠在低照度情況下，提高處理后圖像的清晰度和質(zhì)量。

應(yīng)清楚地理解，本發(fā)明描述了如何形成和使用特定示例，但本發(fā)明的原理不限于這些示例的任何細(xì)節(jié)。相反，基于本發(fā)明公開的內(nèi)容的教導(dǎo)，這些原理能夠應(yīng)用于許多其它實(shí)施例。

圖3是根據(jù)另一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法的流程圖。圖3是對(duì)圖1中s102的示例性說明。

如圖3所示，在s302中，對(duì)g通道進(jìn)行預(yù)插值，以獲取色差通道。

在本實(shí)施例中，h-a(hamilton-adam)算法利用g通道和r通道求解缺失的g通道，重建效果較好。然而其插值方向判斷的準(zhǔn)確率不足?？衫?，利用h-a算法預(yù)求出其水平和垂直方向上的g值，作為后續(xù)計(jì)算的基礎(chǔ)：

式(1)中：x可以是r或者b。式(1)預(yù)求出了缺失綠色值在水平和垂直方向上的估計(jì)值。則在r(b)上，水平和垂直兩個(gè)方向上的色差通道值，可用式(2)表示：

其中：x可以是r或者b。式(2)不需要求出g上的色差值。

在s304中，通過色差通道獲取綜合梯度因子。

設(shè)bayer圖像為f(i,j)，在像元(i,j)處，水平及垂直方向的梯度因子d^h和d^v用式(3)求出，是判斷插值方向的基本要素。

式(3)將位置更遠(yuǎn)的像元f(i±2,j±2)，通過歸一化系數(shù)加入考慮范圍，可增加梯度因子的準(zhǔn)確率。

在s306中，通過綜合梯度因子獲取新建g通道數(shù)據(jù)。

梯度因子只與f(i,j)相鄰的4個(gè)像元值有關(guān)，因此，只通過d^h和d^v判斷邊緣及插值方向的準(zhǔn)確率并不高，為更好評(píng)估某點(diǎn)的插值方向，引入f(i,j)點(diǎn)周圍5×5窗口的綜合梯度因子ω^h和ωv：

綜合梯度因子以插值周圍25個(gè)梯度因子的和作為新的插值方向判斷因子，減小只通過單個(gè)梯度因子判斷插值方向的局限性，增加插值方向判斷的準(zhǔn)確率。式(4)中ωh和ωv只用于判斷插值方向，而不以加權(quán)因子的方式求色差值，避免了與插值方向無(wú)關(guān)的色差值加入到色差通道，外場(chǎng)成像圖像的色彩重建也證實(shí)這種方法的可行性及優(yōu)越性。求出綜合梯度因子后，使用單方向加權(quán)方法求出r上新的色差通道值。即當(dāng)ωv(i,j)≤ωhi(j,：

當(dāng)ωv(i,j)＞ωh(i,j)：

式(5)和式(6)中的x可以是r或者b。采取相隔一個(gè)插值點(diǎn)的色差值求減小了色差通道的計(jì)算量。缺失的g值的最終插值用式(7)表示：

根據(jù)本發(fā)明的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法，通過圖像重建算法對(duì)bayer格式的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠使得圖像恢復(fù)中插值誤差更小，而且提升了計(jì)算效率，減小了硬件實(shí)現(xiàn)中硬件資源的消耗。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，通過新建g通道數(shù)據(jù)與r通道數(shù)據(jù)獲取新建r通道數(shù)據(jù)，包括：插值r通道數(shù)據(jù)上缺失的b通道數(shù)據(jù)；插值b通道數(shù)據(jù)上缺失的r通道數(shù)據(jù)。

r和b通道缺失的顏色值通過已求出的綠色通道值插值得出。首先插值r上缺失的顏色b和b上缺失的顏色r。算法的硬件實(shí)現(xiàn)中，緩存圖像行數(shù)過多會(huì)占用較多的片上ram資源。因此，利用vcd算法里具有抑制噪聲的功能的模板prb求解r和b的值，模板只需要緩存的3行圖像數(shù)據(jù)。

表示相應(yīng)位置相乘并求和。式(8)的優(yōu)點(diǎn)是可以只通過加法器及移位完成。

綠色值上缺失的r顏色值可通過該綠色值和r通道和g通道的差求出，如式(9)所示。

b顏色通道求法類似。bayer圖像所有缺失的顏色信息都已通過插值完成。

圖4是根據(jù)另一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法的流程圖。圖4是對(duì)圖1中s108的示例性說明。

如圖4所示，在s402中，通過單尺度retinex算法(ssr)處理新建g通道數(shù)據(jù)、新建r通道數(shù)據(jù)、新建b通道數(shù)據(jù)，以生成第一數(shù)據(jù)。

單尺度retinex(singlescaleretinex，ssr)算法數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

ri(x,y)＝lnii(x,y)-ln[g(x,y)*ii(x,y)](10)

式中：ii(x,y)為輸入圖像的第i個(gè)顏色通道；*表示卷積；ri(x,y)表示retinex的第i個(gè)通道的輸出；g(x,y)為歸一中心/環(huán)繞函數(shù)。即：

∫∫g(x,y)dxdy＝1(12)

式中：σ為尺度參數(shù)，在離散情況下滿足

由于單尺度retinex算法存在色彩保持和細(xì)節(jié)突出等方面的矛盾，因此提出了多尺度retinex算法解決上述矛盾。多尺度retinex(msr)是對(duì)單尺度retinex的延伸，它是幾個(gè)單尺度retinex的加權(quán)組合。其數(shù)學(xué)形式為：

式中：ri(x,y)為第i個(gè)尺度的ssr結(jié)果；ωi是第i個(gè)尺度的加權(quán)系數(shù)，并且滿足ωi之和為1；n為尺度數(shù)，一般是3個(gè)尺度，分別是大尺度、中尺度、小尺度。其經(jīng)驗(yàn)值為：小尺度為圖像的1％-5％；中尺度為圖像的10％-15％；大尺度為圖像的30％-50％；

ssr或者msr算法處理rgb圖像時(shí)，分別處理r，g，b這3個(gè)分量圖，由于r，g，b各個(gè)分量圖單獨(dú)處理，在這個(gè)過程中3個(gè)通道有各自對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償和增益，因此比例關(guān)系發(fā)生改變會(huì)造成顏色失真。將帶色彩恢復(fù)的多尺度retinex算法引入原始圖像中3個(gè)色彩通道之間的顏色比例，對(duì)msr結(jié)果進(jìn)行處理，通過乘性色彩恢復(fù)函數(shù)的作用克服圖像顏色的不飽和或失真，從而使得圖像具有更好的顏色呈現(xiàn)。

式中：為第i通道的比例因子；β為一常數(shù)；rmi(x,y)為ssr的第i通道處理結(jié)果。rmi為輸出結(jié)果的第i通道。

在s404中，計(jì)算原始圖像數(shù)據(jù)與第一數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)像素的夾角余弦矩陣。假設(shè)原始圖像為i，根據(jù)原始算法計(jì)算出單尺度處理結(jié)果i¹，計(jì)算i¹與i對(duì)應(yīng)像素的夾角余弦值矩陣cosθ(i,j)；

在s406中，通過夾角余弦矩陣建立余弦色彩恢復(fù)函數(shù)(msrcr)。計(jì)算i通道的色彩恢復(fù)函數(shù)：

余弦色彩恢復(fù)函數(shù)，包括：

其中，ci為i通道的余弦色彩恢復(fù)函數(shù)，α為第一預(yù)定常數(shù)，β為第二預(yù)定常數(shù)，cosθ為夾角余弦值矩陣，ii(x,y)圖像的第i個(gè)顏色通道。

在s408中，通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)。

通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)，包括：計(jì)算每一尺度的恢復(fù)圖像，以生成第二數(shù)據(jù)；對(duì)第二數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償，以生成第三數(shù)據(jù)；對(duì)第三數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)。無(wú)論以上哪種retinex算法都在對(duì)數(shù)域中進(jìn)行，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，因此需要通過補(bǔ)償/增益將像素值轉(zhuǎn)換到顯示器的顯示范圍內(nèi)。補(bǔ)償/增益的重點(diǎn)是找到起點(diǎn)和增益的倍數(shù)。假設(shè)處理后的圖像所有像素值分布服從高斯分布，經(jīng)過模擬仿真在均值上下1.85倍標(biāo)準(zhǔn)差左右截取，并將在這一區(qū)間的像素值線性地映射到0-255是一個(gè)較好的選擇。如圖5所示，這時(shí)處理后的圖像信息熵較大，從而實(shí)現(xiàn)了處理后圖像的自適應(yīng)補(bǔ)償增益。

計(jì)算圖像得到第j個(gè)尺度的圖像rm^j，再經(jīng)過自適應(yīng)補(bǔ)償/增益即可得到單一尺度的帶色彩恢復(fù)圖像；

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，利用加權(quán)公式對(duì)第三數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)，加權(quán)公式包括：

其中，rm為加權(quán)公式，ωj為第j個(gè)尺度的圖像對(duì)應(yīng)的權(quán)重，rm^j為第j個(gè)尺度的圖像對(duì)應(yīng)的第三數(shù)據(jù)。

在msrcr中采用了色彩恢復(fù)因子，使得處理后的圖像顏色更加接近原始圖像的顏色。在式(6)、式(7)中，通過msr處理結(jié)果乘以恢復(fù)因子，以達(dá)到處理后圖像顏色與原始圖像顏色相接近的效果，從而以使顏色接近。通過式(6)、式(7)得到的圖像有些像素顏色與原始圖像出入較大。這是因?yàn)槭?6)中每個(gè)像素均為色彩恢復(fù)因子相乘，而且為一個(gè)常數(shù)，對(duì)于與原來顏色差別不大的像素也乘以一個(gè)比例因子，所以顏色會(huì)發(fā)生較大的失真，所以應(yīng)該為一個(gè)隨顏色失真程度而變化的數(shù)值。

傳統(tǒng)做法是單獨(dú)處理每個(gè)顏色通道，割裂了顏色本身，同時(shí)也收到光照的影響。將圖像中每個(gè)像素的顏色看作三維矢量空間中的1個(gè)矢量，其中r，g，b分別是這個(gè)矢量的3個(gè)分量，這樣把顏色當(dāng)作1個(gè)矢量處理，而不是分開處理。再去掉光照影響，3個(gè)分量的比值就代表該顏色，可以考慮用色彩矢量之間的余角余弦值來描述不同顏色之間的區(qū)別。這個(gè)夾角范圍是[0,π/2]，余弦值為0，則兩個(gè)顏色差異最大。本發(fā)明可例如，根據(jù)夾角余弦值對(duì)msr結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，使之與原始圖像的顏色更加接近。當(dāng)處理后圖像像素矢量與原始圖像像素矢量夾角較小時(shí)，說明顏色改變不大，因此只進(jìn)行小幅度調(diào)整；當(dāng)夾角較大時(shí)，說明處理后顏色失真很大，根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)觀察，這往往體現(xiàn)在亮度上，因而要大幅度調(diào)整其亮度以及顏色。

根據(jù)本發(fā)明的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法，通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠較好地解決了因光照不均勻等低照度情況下產(chǎn)生的顏色失真問題，使得圖像顏色與原始圖像更加接近，提高了圖像的清晰度。

圖6、7是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法處理前后對(duì)比圖。

如圖6，7所示，通過本發(fā)明實(shí)施例中的方法，首先利用h-a算法對(duì)缺失的g通道進(jìn)行預(yù)插值并求出色差通道，然后求出方向判斷準(zhǔn)確率較高的綜合梯度因子，并以此判斷插值方向，以單方向插值的方向重新求出g通道，最后利用g通道求出其他兩種顏色通道缺失的顏色信息。并通過改進(jìn)色彩恢復(fù)函數(shù)，在低照度情況下，提高了處理后圖像的清晰度和質(zhì)量。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟被實(shí)現(xiàn)為由cpu執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。在該計(jì)算機(jī)程序被cpu執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行本發(fā)明提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，該存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。

此外，需要注意的是，上述附圖僅是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法所包括的處理的示意性說明，而不是限制目的。易于理解，上述附圖所示的處理并不表明或限制這些處理的時(shí)間順序。另外，也易于理解，這些處理可以是例如在多個(gè)模塊中同步或異步執(zhí)行的。

下述為本發(fā)明裝置實(shí)施例，可以用于執(zhí)行本發(fā)明方法實(shí)施例。對(duì)于本發(fā)明裝置實(shí)施例中未披露的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參照本發(fā)明方法實(shí)施例。

圖8是根據(jù)另一示例性實(shí)施例示出的一種用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的裝置的框圖。

其中，g通道模塊802用于通過圖像重建算法進(jìn)行g(shù)通道插值，以獲得新建g通道數(shù)據(jù)。

r通道模塊804用于通過新建g通道數(shù)據(jù)與r通道數(shù)據(jù)獲取新建r通道數(shù)據(jù).

b通道模塊806用于通過新建g通道數(shù)據(jù)與b通道數(shù)據(jù)獲取新建b通道數(shù)據(jù).

圖像恢復(fù)模塊808用于通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)以及新建g通道數(shù)據(jù)、新建r通道數(shù)據(jù)、新建b通道數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像恢復(fù)。

根據(jù)本發(fā)明的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的裝置，通過圖像重建算法與余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)bayer格式的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這兩種算法相結(jié)合的方法，能夠在低照度情況下，提高處理后圖像的清晰度和質(zhì)量。

在本公開的一種示例性實(shí)施例中，圖像恢復(fù)模塊包括：

單尺度子模塊，用于通過單尺度retinex算法處理新建g通道數(shù)據(jù)、新建r通道數(shù)據(jù)、新建b通道數(shù)據(jù)，以生成第一數(shù)據(jù)。

余弦子模塊，用于計(jì)算原始圖像數(shù)據(jù)與第一數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)像素的夾角余弦矩陣。

函數(shù)子模塊，用于通過夾角余弦矩陣建立余弦色彩恢復(fù)函數(shù)。

圖像恢復(fù)子模塊，用于通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)第一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以進(jìn)行圖像恢復(fù)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解上述各模塊可以按照實(shí)施例的描述分布于裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化唯一不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。

通過以上的實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解，這里描述的示例實(shí)施例可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件結(jié)合必要的硬件的方式來實(shí)現(xiàn)。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在一個(gè)非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)(可以是cd-rom，u盤，移動(dòng)硬盤等)中或網(wǎng)絡(luò)上，包括若干指令以使得一臺(tái)計(jì)算設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、移動(dòng)終端、或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法。

通過以上的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法及裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

根據(jù)一些實(shí)施例，本發(fā)明的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法，通過圖像重建算法與余弦色彩恢復(fù)函數(shù)對(duì)bayer格式的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這兩種算法相結(jié)合的方法，能夠在低照度情況下，提高處理后圖像的清晰度和質(zhì)量。

根據(jù)另一些實(shí)施例，本發(fā)明的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法，通過圖像重建算法對(duì)bayer格式的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠使得圖像恢復(fù)中插值誤差更小，而且提升了計(jì)算效率，減小了硬件實(shí)現(xiàn)中硬件資源的消耗。

根據(jù)另一些實(shí)施例，本發(fā)明的用于bayer格式的低照度圖像增強(qiáng)的方法，通過余弦色彩恢復(fù)函數(shù)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠較好地解決了因光照不均勻等低照度情況下產(chǎn)生的顏色失真問題，使得圖像顏色與原始圖像更加接近，提高了圖像的清晰度。

以上具體地示出和描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。應(yīng)可理解的是，本發(fā)明不限于這里描述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、設(shè)置方式或?qū)崿F(xiàn)方法；相反，本發(fā)明意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效設(shè)置。

此外，本說明書說明書附圖所示出的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所公開的內(nèi)容，以供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解與閱讀，并非用以限定本公開可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本公開所能產(chǎn)生的技術(shù)效果及所能實(shí)現(xiàn)的目的下，均應(yīng)仍落在本公開所公開的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等的用語(yǔ)，也僅為便于敘述的明了，而非用以限定本公開可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)也視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。