現(xiàn)實場景中,物體暴露在自然光下通常會發(fā)生鏡面反射和漫反射,當(dāng)鏡面反射較為強(qiáng)烈時,物體表面就會呈現(xiàn)出高光現(xiàn)象,嚴(yán)重時在數(shù)字圖像中表現(xiàn)為飽和像素。高光在計算機(jī)視覺的任務(wù)中會帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響,在圖像中產(chǎn)生不連續(xù)性并降低圖像對比度,甚至完全損壞場景原始的顏色和細(xì)節(jié)信息,因此圖像高光去除方法的研究對順利執(zhí)行高級視覺任務(wù)必不可少。不同場景的高光往往呈現(xiàn)出不同的分布規(guī)律,現(xiàn)有的高光去除方法僅僅是處理在特定的背景和光照環(huán)境中拍攝的圖像,通過人工干預(yù)減少了拍攝角度以及其它環(huán)境干擾因素的影響,然而這并不符合自然場景的特征,并且這些方法無法解決由高光導(dǎo)致的飽和像素問題,同時會在圖像中引入新的偽影。因此本文在進(jìn)行高光圖像場景特征分析的基礎(chǔ)上,針對現(xiàn)有方法難以解決的問題開展研究,主要解決帶有飽和像素的局部定向稀疏高光情形下的圖像信息恢復(fù)問題和真實自然場景中的全局高光去除問題。本文首先針對帶有飽和像素的局部定向稀疏高光,利用基于前景背景分離原理的閉合式摳圖法檢測高光區(qū)域并得到高光檢測系數(shù)矩陣,之后分別從實驗和理論兩個方面驗證高光像素值和其在正常照明下的像素值之間存在的線性關(guān)系,從圖像形成方程開始結(jié)合高光檢測系數(shù)... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２兩類不同場景的高光圖像

引言??局部定向稀疏是高光在圖像中常見的一種表現(xiàn)形式，在自然場景中往往是由??一定的拍攝角度或者過度曝光現(xiàn)象引起。而在如圖１．２?（?ａ）和（ｂ?）所示的純黑色背??景下的實驗場景中，高光往往來源于人工添加的額外光源，這種方式能夠人為控??制光源的形狀與強(qiáng)度，與自然場景存在的最大區(qū)別在于能夠通過人工干預(yù)避免在??圖像中出現(xiàn)飽和像素，而飽和像素也恰恰是現(xiàn)有的研究方法難以解決的問題之??一，因為其像素位置處的圖像原始信息己經(jīng)完全遭到損壞，難以通過算法從單幅??圖像中直接進(jìn)行復(fù)原??圖２．１近似自然場景中的局部定向稀疏髙光，其中的髙光區(qū)域已經(jīng)被飽和像素完全覆盡。??本節(jié)將以局部定向稀疏高光造成的飽和像素問題為目標(biāo)開展研宄，所涉及的??主要場景如圖２．１所示，這些場景相較于［５２＿５８］中的純黑色背景圖像與自然場景更??為接近，未通過人工方式更多地消除影響因素，且圖像中的高光區(qū)域均是飽和像??素，完全丟失了原始的像素信息。因此在解決此類定向稀疏高光的情況下，本章??節(jié)將從引起高光的本質(zhì)性原因之一照明強(qiáng)度出發(fā)，只通過單幅圖像的現(xiàn)有信息，??設(shè)計一種算法來恢復(fù)高光區(qū)域的原始像素信息。??２．?２基于前景背景分離原理的高光檢測??圖像摳圖是圖像和視頻編輯里的重要組成部分，通常在形式上，將待處理??的圖像作為輸入，并假定它是由前景（通常是目標(biāo)物）與背景的線性組合ｔ５＇??通過這種假定，閉合式摳圖法計算出摳圖系數(shù)矩陣進(jìn)而完成前景與背景的分離，??即從圖像中完成目標(biāo)物的檢測。同樣對于定向稀疏高光的去除，可以基于它在??圖像中十分明顯的連續(xù)性高強(qiáng)度特征，首先完成對它的檢測，進(jìn)而進(jìn)行去除。??在高光圖像中，可以將連續(xù)的高光區(qū)域看作是待檢

?第２章帶有飽和像素的局部高光去除方法研宄???（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??圖２．２髙光檢測效果。（ａ?）輸入圖像，（ｂ?）標(biāo)記的髙光和非髙光的樣本區(qū)域，（ｃ?）髙光檢測??的結(jié)果圖。這里的白色區(qū)域代表髙光區(qū)域，黑色區(qū)城代表正常照明區(qū)域。??２．?３高光像素值和非高光像素值關(guān)系??目前已經(jīng)完成了對輸入圖像的局部定向稀疏高光的檢測，而要達(dá)到只通過??單幅圖像的信息對高光進(jìn)行去除的目標(biāo)，關(guān)鍵在于尋找并建立高光區(qū)域的像素??值和其在正常照明條件下的無高光像素值之間的關(guān)系。文獻(xiàn)［６３］從實驗和理論兩??方面驗證了陰影區(qū)域像素值和其在無陰影時的像素值之間存在線性關(guān)系，而高??光和陰影都可以被看作是由光源的照明強(qiáng)度變化所引起的現(xiàn)象，在這一層面其??本質(zhì)上是屬于同一類噪聲，因此可以先假設(shè)高光像素值和其無高光時的像素值??也存在線性關(guān)系，然后開展驗證。本節(jié)主要進(jìn)行初步的定性證明，即通過實驗??來驗證兩者間的關(guān)系。??Ｈ：：｛?＾??Ｉ！??Ｂ：??０，１?０．２?０，３?０．４?０．Ｓ?０，６?ＳＳ．Ｔ?０８?０，９?１??（ｂ）?（ｃ）??圖２．３圖像同一區(qū)域內(nèi)高光位置的像素強(qiáng)度值與他們在非高光情況下的像素強(qiáng)度值之間??的關(guān)系？?Ｕ）髙光圖像，（ｂ）無高光圖像，藍(lán)色框標(biāo)明了用于驗證關(guān)系的區(qū)域？（ｃ）??指示區(qū)域中Ｒ、Ｇ、Ｂ三個顏色通道的像素強(qiáng)度間的數(shù)值關(guān)系，橫軸對應(yīng)于正常照??明下像素的強(qiáng)度，縱軸對應(yīng)于髙光像素強(qiáng)度。??１１??


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