視網(wǎng)膜-大腦皮層(Retinex)理論認(rèn)為世界是無(wú)色的，人眼看到的世界是光與物質(zhì)相互作用的結(jié)果，也就是說(shuō)，映射到人眼中的圖像和光的長(zhǎng)波(R)、中波(G)、短波(B)以及物體的反射性質(zhì)有關(guān)

其中I是人眼中看到的圖像，R是物體的反射分量，L是環(huán)境光照射分量，(x, y)是二維圖像對(duì)應(yīng)的位置

基于上面的原理，看下Retinex常見的幾種增強(qiáng)算法

一、SSR(Single Scale Retinex)單尺度Retinex算法

它通過(guò)估算L來(lái)計(jì)算R，具體來(lái)說(shuō)，L可以通過(guò)高斯模糊和I做卷積運(yùn)算求得，用公式表示為：

其中F是高斯模糊的濾波器，“ * ”表示卷積運(yùn)算

其中σ稱為高斯周圍空間常數(shù)(Gaussian Surround Space Constant)，也就是算法中所謂的尺度，對(duì)圖像處理有比較大的影響，對(duì)于二維圖像

對(duì)應(yīng)于圖像中位置，即：

因此，這個(gè)算法的思路就可以歸結(jié)為以下幾步：

1、輸入: 原始圖像數(shù)據(jù)I(x,y),尺度(也就是高斯函數(shù)中的σ)

2、①計(jì)算原始圖像按指定尺度進(jìn)行模糊后的圖像 L(x,y);

②按照l(shuí)og(R)=log(I)-log(L)公式的計(jì)算方法計(jì)算出?Log[R(x,y)]的值

③將?Log[R(x,y)]量化為0到255范圍的像素值，作為最終的輸出，量化公式：R(x,y) = ( Value - Min )?/ (Max - Min) * (255-0)(注：無(wú)需將Log[R(x,y)]進(jìn)行Exp函數(shù)的運(yùn)算,而是直接利用Log[R(x,y)]進(jìn)行量化，即上述公式中的value值)

代碼如下：

效果圖(左邊是原圖，右邊是SSR效果圖)：(其中σ=300，即代碼中的sigma=300)

?

二、MSR(Multi-Scale Retinex)多尺度Retinex算法

多尺度視網(wǎng)膜增強(qiáng)算法(MSR， Multi-Scale Retinex)，最為經(jīng)典的就是3尺度的，大、中、小，既能實(shí)現(xiàn)圖像動(dòng)態(tài)范圍的壓縮，又能保持色感的一致性較好。基于單尺度Retinex算法，多尺度Retinex算法描述如下：

1、需要對(duì)原始圖像進(jìn)行每個(gè)尺度的高斯模糊，得到模糊后的圖像Li(x,y),其中小標(biāo)i表示尺度數(shù)。

2、對(duì)每個(gè)尺度下進(jìn)行累加計(jì)算??Log[R(x,y)] =??Log[R(x,y)] + Weight(i)* (?Log[Ii(x,y)]-Log[Li(x,y)]); ?其中Weight(i)表示每個(gè)尺度對(duì)應(yīng)的權(quán)重，要求各尺度權(quán)重之和必須為1，經(jīng)典的取值為等權(quán)重。

如果尺度數(shù)為3，則：W1=W2=W3=1/3

代碼如下：

效果圖(左邊是原圖，中間是SSR效果圖，右邊是MSR效果圖)

?

?

三、MSRCR(Multi-Scale Retinex with Color Restoration)具有色彩恢復(fù)的多尺度Retinex算法

在前面的增強(qiáng)過(guò)程中，圖像可能會(huì)因?yàn)樵黾恿嗽肼?#xff0c;而使得圖像的局部細(xì)節(jié)色彩失真，不能顯現(xiàn)出物體的真正顏色，整體視覺效果變差。針對(duì)這一點(diǎn)不足，MSRCR在MSR的基礎(chǔ)上，加入了色彩恢復(fù)因子C來(lái)調(diào)節(jié)由于圖像局部區(qū)域?qū)Ρ榷仍鰪?qiáng)而導(dǎo)致顏色失真的缺陷.

先看一組公式：

RMSRCR(x,y)'=G?RMSRCR(x,y)+b

RMSRCR (x,y)=C(x,y)RMSR(x,y)

C(x,y)=f[I'(x,y)]=f[I(x,y)/∑I(x,y)]Ci(x,y)=f[Ii′(x,y)]=f[Ii(x,y)∑j=1NIj(x,y)]

f[I'(x,y)]=βlog[αI'(x,y)]=β{log[αI'(x,y)]?log[∑I(x,y)]}

如果是灰度圖像，只需要計(jì)算一次即可，如果是彩色圖像，如RGB三通道，則每個(gè)通道均需要如上進(jìn)行計(jì)算

G表示增益Gain(一般取值：5)

b表示偏差Offset(一般取值：25)

I (x, y)表示某個(gè)通道的圖像

C表示某個(gè)通道的彩色回復(fù)因子，用來(lái)調(diào)節(jié)3個(gè)通道顏色的比例；

f(·)表示顏色空間的映射函數(shù)；

β是增益常數(shù)(一般取值:46)；

α是受控制的非線性強(qiáng)度(一般取值：125)

MSRCR算法利用彩色恢復(fù)因子C，調(diào)節(jié)原始圖像中3個(gè)顏色通道之間的比例關(guān)系，從而把相對(duì)較暗區(qū)域的信息凸顯出來(lái)，達(dá)到了消除圖像色彩失真的缺陷。?處理后的圖像局部對(duì)比度提高，亮度與真實(shí)場(chǎng)景相似，在人們視覺感知下，圖像顯得更加逼真；但是MSRCR算法處理圖像后，像素值一般會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。所以從對(duì)數(shù)域r(x, y)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)域R(x, y)后，需要通過(guò)改變?cè)鲆鍳ain，偏差Offset對(duì)圖像進(jìn)行修正。

另外：介紹下什么是顏色的簡(jiǎn)單白平衡(simplest Color Balance)

白平衡的意思就是：是圖片中最亮的部分為白色，最暗的部分為黑色。其余部分進(jìn)行拉伸

簡(jiǎn)單的說(shuō)就是：在RGB三通道上分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)像素值的出現(xiàn)次數(shù)。將1%的最大值和最小值設(shè)置為255和0。其余值映射到(0，255)，這樣使得每個(gè)值通道的值在RGB中分布較均勻。達(dá)到顏色平衡的結(jié)果

MSRCR代碼如下：

效果圖(左上：原圖，右上：SSR，左下：MSR，右下：MSRCR)

? ?

? ??

作為一枚技術(shù)小白，寫這篇筆記的時(shí)候參考了很多博客論文，在這里表示感謝，同時(shí)，未經(jīng)同意，請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載....

關(guān)于Retinex圖像增強(qiáng)算法的一些新學(xué)習(xí)。

最近再次看了一下IPOL網(wǎng)站,有一篇最近發(fā)表的文章,名字就是Multiscale Retinex,感覺自己對(duì)這個(gè)已經(jīng)基本了解了,但還是進(jìn)去看了看,也有一些收獲,于是抽空把他們稍微整理了下,原始文章及其 ...

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總結(jié)

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