發(fā)布時(shí)間：2021-01-17 18:35

　　現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中,物體暴露在自然光下通常會(huì)發(fā)生鏡面反射和漫反射,當(dāng)鏡面反射較為強(qiáng)烈時(shí),物體表面就會(huì)呈現(xiàn)出高光現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)在數(shù)字圖像中表現(xiàn)為飽和像素。高光在計(jì)算機(jī)視覺(jué)的任務(wù)中會(huì)帶來(lái)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(duì)比度,甚至完全損壞場(chǎng)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(duì)順利執(zhí)行高級(jí)視覺(jué)任務(wù)必不可少。不同場(chǎng)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(guò)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(chǎng)景的特征,并且這些方法無(wú)法解決由高光導(dǎo)致的飽和像素問(wèn)題,同時(shí)會(huì)在圖像中引入新的偽影。因此本文在進(jìn)行高光圖像場(chǎng)景特征分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)現(xiàn)有方法難以解決的問(wèn)題開(kāi)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(wèn)題和真實(shí)自然場(chǎng)景中的全局高光去除問(wèn)題。本文首先針對(duì)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(cè)高光區(qū)域并得到高光檢測(cè)系數(shù)矩陣,之后分別從實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)方面驗(yàn)證高光像素值和其在正常照明下的像素值之間存在的線(xiàn)性關(guān)系,從圖像形成方程開(kāi)始結(jié)合高光檢測(cè)系數(shù)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)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(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２兩類(lèi)不同場(chǎng)景的高光圖像

引言??局部定向稀疏是高光在圖像中常見(jiàn)的一種表現(xiàn)形式，在自然場(chǎng)景中往往是由??一定的拍攝角度或者過(guò)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(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，高光往往來(lái)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(chǎng)景存在的最大區(qū)別在于能夠通過(guò)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(wèn)題之??一，因?yàn)槠湎袼匚恢锰幍膱D像原始信息己經(jīng)完全遭到損壞，難以通過(guò)算法從單幅??圖像中直接進(jìn)行復(fù)原??圖２．１近似自然場(chǎng)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(wèn)題為目標(biāo)開(kāi)展研宄，所涉及的??主要場(chǎng)景如圖２．１所示，這些場(chǎng)景相較于［５２＿５８］中的純黑色背景圖像與自然場(chǎng)景更??為接近，未通過(guò)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(lèi)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(guò)單幅圖像的現(xiàn)有信息，??設(shè)計(jì)一種算法來(lái)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(cè)??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(xiàn)性組合ｔ５＇??通過(guò)這種假定，閉合式摳圖法計(jì)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(cè)。同樣對(duì)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(duì)它的檢測(cè)，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(cè)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(cè)??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(duì)輸入圖像的局部定向稀疏高光的檢測(cè)，而要達(dá)到只通過(guò)??單幅圖像的信息對(duì)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(wú)高光像素值之間的關(guān)系。文獻(xiàn)［６３］從實(shí)驗(yàn)和理論兩??方面驗(yàn)證了陰影區(qū)域像素值和其在無(wú)陰影時(shí)的像素值之間存在線(xiàn)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(lèi)噪聲，因此可以先假設(shè)高光像素值和其無(wú)高光時(shí)的像素值??也存在線(xiàn)性關(guān)系，然后開(kāi)展驗(yàn)證。本節(jié)主要進(jìn)行初步的定性證明，即通過(guò)實(shí)驗(yàn)??來(lái)驗(yàn)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?cè)诜歉吖馇闆r下的像素強(qiáng)度值之間??的關(guān)系？?Ｕ）髙光圖像，（ｂ）無(wú)高光圖像，藍(lán)色框標(biāo)明了用于驗(yàn)證關(guān)系的區(qū)域？（ｃ）??指示區(qū)域中Ｒ、Ｇ、Ｂ三個(gè)顏色通道的像素強(qiáng)度間的數(shù)值關(guān)系，橫軸對(duì)應(yīng)于正常照??明下像素的強(qiáng)度，縱軸對(duì)應(yīng)于髙光像素強(qiáng)度。??１１??


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