基于多尺度Retinex理论彩色图像增强算法.pdf

( ) 　　第 30 卷 　第 4 期 　 吉首大学学报 自然科学版 Vol . 30 　No . 4 　　 　　2009 年 7 月 J ournal of J i shou U niver sit y (N at ural Science Edition) J ul . 2009 　　 文章编号 :1007 - 2985 (2009) 04 - 0037 - 04 基于多尺度 Retinex 理论的彩色图像增强算法 房少梅 ,郭昌洪 ,吴 　沛 ,雷建平 (华南农业大学理学院 ,广东 广州 　5 10642) 摘 　要 :提出一种基于 Retinex 理论的图像增强算法 ,Retinex 理论的实质就是从图像 I 中获得物体的反射性质 R ,即抛 开入射光的性质获得物体的本来面貌 ,对多尺度的 Retinex 理论算法进行改进 , 即将直方图均衡化算法用于多尺度的 Ret inex 算法中. 通过该方法得到的图像具有色彩逼真 、动态范围大等特点. 实验表明该算法确实对彩色图像起到增强的效果. 关键词 : 图像增强 ;Retinex 理论 ;颜色恒常性 ;多尺度 ;直方图均衡化 ;动态压缩范围 中图分类号 : TP9 11. 73 　　　　　　 文献标识码 :A 目前常用的彩色增强方法有真彩色增强技术 、假彩色增强技术和伪彩色增强技术 3 种[ 1] ,前 2 种方法是基于对多幅灰 度图像的合成处理 ,它一般是将 3 幅图像分别作为红 、绿 、蓝 3 个通道进行合成 ,而伪彩色图像增强是对某幅灰度图像进行 处理 ,通过一定的方法 ,将这幅灰度图像变换生成一幅彩色图像 ,从而将人眼难以区分的灰度差异变换为极易区分的色彩 差异. 另一种图像增强的算法是从生理学角度出发 ,根据人眼视觉系统对色彩的感知特性而产生的 ,被称为色彩恒常性理 论. 目前最具有代表性的就是 Edwin L and 的 Retinex 理论. [2 ] 1 　Retinex 理论 经典的色彩视觉理论认为[3 ] :人眼的色彩感觉主要取决于光的波长 ,不同频率的光会给人不同的色彩感觉 ,物体的颜 色是由物体反射光的频率和强度决定的. 然而 ,美国物理学家 Edwin L and 在 20 世纪 50 年代发现有些现象是传统的色彩理 论无法解释的 ,经过近 20 a 的科学实验和分析 ,L and 认为在视觉信息的传导过程中人类的视觉系统对信息进行了某种处 理 ,去除了光源强度和照射不均匀等一系列不确定的因素 ,而只保留了反映物体本质特征的信息 ,如反射系数等. 当这些描 述物体本质特征的相关信息传递到大脑皮层后 ,经过更为复杂的信息处理 ,才最终形成人的视觉. 基于这样的认识 , 1977 年 Edwin L and 首次提出了一种被称为 Retinex 的色彩理论. Retinex 这个词本身就是由视网膜 Retina 和大脑皮层 Cort ex 这 2 个词组合构成的 ,于是 Retinex 理论又被称为视网膜大脑皮层理论. Retinex 理论主要包含了 2 个方面的内容 :物体的颜色 是由物体对长波 、中波和短波光线的反射能力决定的 ,而不是由反射光强度的绝对值决定的;物体的色彩不受光照非均性 的影响 ,具有一致性 ,所谓一致性 ,是指人眼能够在不同亮度情况下仍能辨认物体本来颜色的能力. 2 　Retinex 理论算法 根据 Retinex 理论 , 图像主要由2 个部分组成 ,分别是入射光和反射物体 ,表示为 I = E ·R . 其中: E 代表入射光; R 代表物体的反射性质; I 代表反射光, I 被观察者或照相机接收构成彩色图像. 而事实上, 入射光 E 直 接决定了一幅图像中像素能达到的动态范围, 反射物体 R 决定了图