基于对称亮度映射和虚拟多曝光融合的非均匀光照图像增强

黄子蒙; 徐望明; 但愿

doi:10.37188/CJLCD.2022-0172

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基于对称亮度映射和虚拟多曝光融合的非均匀光照图像增强

图像处理 | 更新时间：2022-11-22

- 基于对称亮度映射和虚拟多曝光融合的非均匀光照图像增强
- Non-uniform illumination image enhancement via symmetric brightness mapping and virtual multi-exposure fusion
- 液晶与显示 2022年37卷第12期页码：1580-1589
- 作者机构：
  
  1.武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北武汉 430081
  2.武汉科技大学教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心，湖北武汉 430081
- 作者简介：
  
  [ "黄子蒙（1995—），男，湖北黄冈人，硕士研究生，2018年于武汉科技大学城市学院获得学士学位，主要从事图像增强方面的研究。E-mail： 1666451195@qq.com." ]
  [ "徐望明（1979—），男，湖北武汉人，博士，高级工程师，正高级实验师， 2013年于武汉科技大学大学获得博士学位，主要从事图像处理与模式识别等方面的研究。E-mail：xuwangming@wust.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51805386);教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心开放课题(MADTOF2021B02)
- DOI：10.37188/CJLCD.2022-0172
  中图分类号： TP391.4
- 收稿日期：2022-05-18，
  
  修回日期：2022-06-15，
  
  纸质出版日期：2022-12-05
- 稿件说明：
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黄子蒙, 徐望明, 但愿. 基于对称亮度映射和虚拟多曝光融合的非均匀光照图像增强[J]. 液晶与显示, 2022,37(12):1580-1589.

HUANG Zi-meng, XU Wang-ming, DAN Yuan. Non-uniform illumination image enhancement via symmetric brightness mapping and virtual multi-exposure fusion[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2022, 37(12): 1580-1589.
黄子蒙, 徐望明, 但愿. 基于对称亮度映射和虚拟多曝光融合的非均匀光照图像增强[J]. 液晶与显示, 2022,37(12):1580-1589. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0172.

HUANG Zi-meng, XU Wang-ming, DAN Yuan. Non-uniform illumination image enhancement via symmetric brightness mapping and virtual multi-exposure fusion[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2022, 37(12): 1580-1589. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0172.

摘要

针对非均匀光照图像存在局部过暗或过亮区域而导致图像对比度低、细节不清晰和可视化效果差的问题，提出了一种基于对称亮度映射和虚拟多曝光融合的图像增强方法。该方法通过颜色空间转换保留输入图像的色度和饱和度分量并分离出亮度分量进行增强。根据相机响应模型，采用图像信息熵和平均梯度最大化原则估计最优曝光比，设计了一种对称亮度映射函数用于虚拟生成对应的最优增强曝光图像和减弱曝光图像，从而与原始亮度分量一起组成具有不同曝光的图像序列，再使用带细节提升的多曝光融合方法对该图像序列重构即得到增强结果。实验结果表明，本文方法在7个公开数据集上的图像信息熵、平均梯度、图像对比度、颜色一致性评价指标均值分别为7.644，9.209，450.683，0.962，均优于对比方法，获得了动态范围高、对比度强、细节清晰和可视化效果好的增强结果。

Abstract

Aiming at the problems of low contrast， unclear details and poor visualization in non-uniform illumination images due to over-dark or over-bright local regions， an image enhancement method

via

symmetric brightness mapping and virtual multi-exposure fusion is proposed. A color space conversion is used to retain the hue and saturation components and separate the brightness component of the input image for enhancement processing. According to the camera response model， the principle of image information entropy and average gradient maximization is adopted to estimate the optimal exposure ratio. A pair of symmetrical brightness mapping functions are designed to generate virtually corresponding images with the enhanced exposure and reduced exposure， forming an image sequence with different exposures together with the original brightness component. Then， a multi-exposure fusion method with detail enhancement is applied to the image sequence to reconstruct the enhanced result. Experimental results indicate that the average values of evaluation indices such as image information entropy， average gradient， image contrast， and color consistency of the proposed method are 7.644， 9.209， 450.683 and 0.962 on seven public datasets respectively， which are superior to those of the contrast method and achieve enhanced results with high dynamic range， strong contrast， clear details and good visualization.

关键词

Keywords

references

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