Um Probleme mit niedrigem Kontrast und starkem Rauschen bei Bildern in schwach beleuchteten Umgebungen zu lösen, wurde eine Bildverbesserungsmethode basierend auf stochastischer Vierfachresonanz vorgeschlagen. Ausgehend von der Wechselwirkung des Rauschens, das stochastische Resonanz erzeugt, mit der Nichtlinearität, wurde ein nichtlineares vierstabilssystem aufgebaut und die Kramers-Fluchtrate analysiert. Die Varianz wurde als Maß für die stochastische Resonanz des Bildes verwendet, ein approximativer analytischer Ausdruck für die Varianz des Ausgangsbildes des Systems in Abhängigkeit von der Rauschintensität wurde erstellt, und die Anwendung der vierfachen stochastischen Resonanz bei der Bildverbesserung wurde untersucht. Theoretische Analysen und numerische Simulationsergebnisse zeigen, dass die Varianz des Ausgangsbildes des vierfach stabilen Systems mit der Rauschintensität eine einpikkige Charakteristik aufweist, ein Bild-Stochastikresonanz-Phänomen existiert und der durch das vierfache stabile System erzeugte Resonanzpeak höher ist und der Resonanzeffekt stärker ist. In Kombination mit subjektiven und objektiven Bewertungsmetriken und im Vergleich zu Histogrammgleichung, Ein-Skalen-Retinex, MSRCR und dem bistabilen System zeigen die Ergebnisse, dass das Bild, das durch vierfach stochastische Resonanz verbessert wurde, die beste visuelle Wirkung aufweist, mit einer Informationsentropie von 7,7 und einer Rauschvarianz von unter 0,002, was eine Verbesserung um 5 % bzw. 38 % gegenüber der bistabilen stochastischen Resonanz darstellt. Der stärkere stochastische Resonanzeffekt des vierfach stabilen Systems kann die Bildqualität weiter verbessern und bietet Vorteile bei der Verbesserung von Bildern bei schlechter Beleuchtung.

Bildstochastische Resonanz; Vierfachsystem; Resonanzeffekt; Bildverbesserung bei schwacher Beleuchtung