http://www.cnblogs.com/ImageVision/archive/2012/04/16/2452671.html
人臉光照處理的理想狀態是,在不損失圖像內容的前提下,保持圖像在各種環境下的圖像光照一致。而像之前提到過的Gabor雖然能保持較好的光照統一性,但會造成一部分的低頻信息丟失,另外的DCT變換,不能很好適應環境光的變化。所以,在實際使用中,往往不能把光照處理的壓力都放在後期算法處理上,在攝像頭采集時就需要對環境光做一定的過濾。比如近紅外圖像,采集時去除大多可見光對圖像內容的影響,在此基礎上再進行軟件處理,往往能達到生產上的要求。
1 傳統Gamma校正及改進
傳統Gamma校正算法具有較好的光照調整效果,但是由於其容易造成校正過度的原因,因而使用范圍受到限制。正如圖1和2所示,Gamma函數容易對圖像灰度比較「正常」的區域也做了調整,會產生失真的想象。
圖1 傳統Gamma校正曲線 圖2 經傳統Gamma函數校正後的灰度分布
傳統方法只是簡單的將低灰度區域調高,高灰度區域調低,調節方式過於簡單。
改進後的校正曲線和灰度分部曲線:
圖3 Gamma曲線 圖4 Gamma函數校正後的灰度
校正效果:
圖5 原始圖像 圖6 校正後圖像
2 人臉光照歸一化
上面效果雖然較好,但是應用到人臉識別當中,還需要做些調整。因為,人臉處在不同環境下,雖然有過濾片作用,但是還是會有較大差別。因此,可以采用階梯式處理方法,一步步將不同情況下的人臉光照調整一致。另外,改進後的Gamma曲線控制參數有較多個,這裡可以采用累積直方圖來判斷人臉光照強度,然後設計合適的參數進行調整。具體處理步驟如下:
第三步中的微調一般分為兩類:光照過暗和光照過強。過暗時采用如下公式變換:
過強時可采用如下公式變換:
分別貼兩組圖顯示下「微調」效果:
圖7 亮度過暗圖像調整
圖8 亮度過亮圖像調整
3 改進後的校正效果
我們對同一人臉在不同光照下分別采集,然後用改進的Gamma對其進行校正:
圖9 不同光照下的人臉及Gamma校正結果
提取圖像的梯度、亮度、標准差、對比度、熵等信息,綜合來對上述原始圖像和Gamma處理後的圖像進行質量評價,從結果上可以看出,Gamma校正後的圖像質量更好,而且質量基本趨於一致,也符合表1中所示的相同位置灰度差異很小的結果。
干擾光距頭模距離 |
20cm |
30cm |
35cm |
無干擾光 |
|
圖像質量評價 |
Gamma |
42.064 |
42.1036 |
40.1766 |
42.3888 |
原始圖像 |
30.1077 |
30.298 |
18.3288 |
9.74179 |
表1 圖像質量評價比較
4 總結
從以上效果可以發現,改進後Gamma校正的難點是Gamma校正參數的確定,其優點是在采用相同參數的情況下,其校正的灰度變化是相等的。加入「微調」可以減小不同Gamma參數對結果的影響權重,從而使得人臉圖像的灰度更趨於穩定。作者采用OPENCV中的SURF方法(效果如圖10所示),分別在不同環境下的人臉相同位置取點的灰度,發現本系統的Gamma校正可以將這種灰度差異減小到6~10個灰度級以內,效果如圖11和圖12所示。
圖10 不同圖像之間的配准
圖11 各采樣點灰度分布圖(原始圖像)
圖12 各采樣點灰度分布圖(Gamma校正圖像)
參考文獻:
Yihua Shi,Jinfeng Yang. REDUCING ILLUMINATION BASED ON NONLINEAR GAMMA CORRECTION.IEEE 2007.