基于生物視覺融合機(jī)制的圖像增強(qiáng)算法研究.pdf

1、許多生物都擁有強(qiáng)大的利于自身生存發(fā)展的視覺，通過長期對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)進(jìn)化出了一套能夠?qū)ν饨缫曈X信號(hào)進(jìn)行多種復(fù)雜密切整合的視覺系統(tǒng)。生物視覺有著它得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，我們通過研究生物視覺的原理和特性，將生物視覺的一些優(yōu)勢運(yùn)用到我們的實(shí)際應(yīng)用中來解決當(dāng)下存在的一些圖像工程方面的問題。本文就響尾蛇兩種通道的融合機(jī)制和人類視網(wǎng)膜對(duì)亮度的自適應(yīng)增強(qiáng)特性進(jìn)行模擬并用來解決實(shí)際問題，分別用來解決可見光和紅外光融合的增強(qiáng)問題和高動(dòng)態(tài)圖像在低動(dòng)態(tài)設(shè)備顯示造成

2、的信息損失問題。本文具體研究的內(nèi)容如下兩點(diǎn)所示：
　　1.響尾蛇有紅外復(fù)眼和可見光眼，因而可以探測到紅外光信號(hào)和可見光信號(hào)，通過視覺通路的傳輸最終兩種光信號(hào)會(huì)在頭部的視頂蓋進(jìn)行自身的信號(hào)增強(qiáng)和融合增強(qiáng)處理。因?yàn)樵谝曧斏w具有將兩種信號(hào)融合的多種細(xì)胞，這些融合細(xì)胞具有不同的融合方式，六種不同的融合方式給了響尾蛇適應(yīng)環(huán)境發(fā)現(xiàn)外界捕食目標(biāo)的能力，指導(dǎo)響尾蛇的行為。我們通過研究響尾蛇六種融合模式對(duì)圖像處理的特性，從而分析了OR融合機(jī)制有利于

3、將兩個(gè)光源通道成像的圖像內(nèi)容信息都較好地呈現(xiàn)在同一幅圖片里面，并且兩種通道的目標(biāo)邊界都得到了很好的增強(qiáng)，是可以作為灰度圖像融合的一種好方法，此外還對(duì)A.Waxman等人提出的偽彩色方法進(jìn)行改進(jìn)，通過改進(jìn)R通道的映射方法讓紅外光中的非可見光目標(biāo)的紅外目標(biāo)信息取得了更好的視覺效果。
　　2.人眼視覺對(duì)外界光照有著強(qiáng)大的自適應(yīng)調(diào)節(jié)作用。當(dāng)光照進(jìn)入視網(wǎng)膜開始，視網(wǎng)膜上的視錐和視桿細(xì)胞開始對(duì)亮度起著自適應(yīng)的處理，然后將信號(hào)送往具有同心圓拮抗

4、感受野的雙極細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞等，對(duì)圖像進(jìn)行局部增強(qiáng)作用。由于高動(dòng)態(tài)圖像動(dòng)態(tài)范圍往往特別大，在低動(dòng)態(tài)設(shè)備上顯示出來會(huì)過亮或者過暗，或者同時(shí)過暗過亮，很多圖像中的重要信息被設(shè)備的顯示范圍所限制。而人眼視覺的動(dòng)態(tài)范圍比高動(dòng)態(tài)圖像范圍更大，因此我們根據(jù)人眼視覺的自適應(yīng)特性來解決高動(dòng)態(tài)圖像顯示時(shí)信息損失的問題，首先對(duì)高動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行對(duì)數(shù)壓縮然后根據(jù)圖像的像素分布特性進(jìn)行兩種全局增強(qiáng)變換得到兩幅增強(qiáng)圖，接著兩幅圖都進(jìn)行局部增強(qiáng)，最后將兩幅圖像的優(yōu)勢部