基于高維仿生信息學(xué)理論的彩色圖像增強(qiáng)處理研究.pdf

1、彩色圖像增強(qiáng)是近年來(lái)圖像處理領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，其目的即期望通過(guò)調(diào)整圖像的亮度水平、增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)信息及有效恢復(fù)圖像的顏色信息，從而提高圖像質(zhì)量以滿(mǎn)足人眼觀察或?yàn)楹罄m(xù)圖像處理任務(wù)提供信息保證。盡管目前己出現(xiàn)了多種不同形式的增強(qiáng)算法，但由于彩色圖像自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多樣性，以及為追求符合人眼視覺(jué)一致性的效果輸出，彩色圖像增強(qiáng)仍是圖像處理領(lǐng)域中亟待解決的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。無(wú)論是從增強(qiáng)性能還是問(wèn)題本身的解決思路和方法方面，依然具有值得進(jìn)一步深入

2、研究的理論價(jià)值。
　　 高維空間仿生信息學(xué)理論自提出以來(lái)，在理論研究與實(shí)際應(yīng)用方面均取得了一系列豐富的成果。本文以高維仿生信息學(xué)基本原理為出發(fā)點(diǎn)，以彩色圖像增強(qiáng)處理為工作主線，為該問(wèn)題提出一種新的思路與解決途徑。本文所完成的工作主要包括以下幾方面內(nèi)容：
　　 1．針對(duì)彩色圖像增強(qiáng)處理中的自適應(yīng)濾波問(wèn)題，提出一種基于高維空間點(diǎn)位置分布分析的矢量雙權(quán)值圖像濾波算法。該算法基于非局部加權(quán)思想，將所考察的局部圖塊均視為高維空間中

3、的一個(gè)點(diǎn)，提出利用點(diǎn)之間的空間距離及點(diǎn)對(duì)應(yīng)矢量之間的夾角來(lái)構(gòu)造矢量雙權(quán)值核函數(shù)。由于更為有效地利用了局部圖塊的結(jié)構(gòu)信息，所提算法在邊緣保持及噪聲抑制方面均能獲得較好的效果。
　　 2．基于Retinex理論框架，結(jié)合所提高維空間矢量雙權(quán)值濾波提出一種新的Retinex彩色圖像增強(qiáng)算法。首先依據(jù)人眼對(duì)顏色信息的敏感特性，通過(guò)引入顏色相似度函數(shù)構(gòu)造彩色矢量雙權(quán)值濾波進(jìn)行背景光照估計(jì)，有效消除了光暈現(xiàn)象；其次通過(guò)引入一個(gè)局部對(duì)比度調(diào)節(jié)

4、函數(shù)實(shí)現(xiàn)了圖像的細(xì)節(jié)信息增強(qiáng)；最后結(jié)合一種線性顏色恢復(fù)算法有效保持了顏色信息。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提算法在光暈消除及顏色保持方面有一定優(yōu)勢(shì)，所得增強(qiáng)結(jié)果優(yōu)于同類(lèi)Retinex算法。
　　 3．基于高維仿生信息學(xué)理論，提出一種新的圖像增強(qiáng)算法，為圖像增強(qiáng)問(wèn)題提供了一種全新的思路與解決途徑。利用高維空間同源連續(xù)性原理，將圖像增強(qiáng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列同源點(diǎn)的定位問(wèn)題。針對(duì)圖像增強(qiáng)涉及的基本問(wèn)題，提出通過(guò)點(diǎn)在不同超球面的不同定位實(shí)現(xiàn)圖像的亮

5、度自適應(yīng)調(diào)整；通過(guò)點(diǎn)在同一超球面的不同定位實(shí)現(xiàn)圖像的局部對(duì)比度增強(qiáng)；最后，結(jié)合HSV顏色空間轉(zhuǎn)換方法，得到本文彩色圖像增強(qiáng)算法。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用該算法所得增強(qiáng)后圖像細(xì)節(jié)明亮、生動(dòng)，顏色鮮明、自然，增強(qiáng)性能均明顯優(yōu)于比較算法，尤其在局部對(duì)比度增強(qiáng)方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。
　　 4．從高維空間幾何角度出發(fā)對(duì)圖像處理中的若干典型問(wèn)題進(jìn)行了一些探討。給出一種經(jīng)典PCA方法的高維空間幾何解釋?zhuān)⒌玫揭环NPCA的幾何實(shí)現(xiàn)算法，所提算法計(jì)算