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申请/专利权人：广东第二师范学院

摘要：本发明公开了一种亮度可控细节保持眼底图像动态范围扩展方法，包括以下步骤：通过数据获取模块获取眼底图像和显示设备亮度；将眼底图像提取亮度分量和色度分量，对亮度分量进行双边滤波层分解，得到亮度分量背景纹理层和亮度分量细节层；对亮度分量背景纹理层进行分段直方图剪切补偿处理，得到直方图处理结果；对显示设备亮度估算背景纹理层平均亮度和标准差，并求解相应映射曲线；基于映射曲线实现图像亮度分量背景纹理层的动态范围扩展；将动态范围扩展的图像亮度分量背景纹理层与所述亮度分量细节层叠加，再与色度分量融合，得到最终输出眼底图像；本发明所提出算法的时间复杂度低，运算效率高，能够满足实时计算场合，提高眼底图像识别率。

主权项：1.一种亮度可控细节保持眼底图像动态范围扩展方法，其特征在于，包括以下步骤：通过数据获取模块获取眼底图像和显示设备亮度；将所述眼底图像提取亮度分量和色度分量，对所述亮度分量进行双边滤波层分解，得到亮度分量背景纹理层和亮度分量细节层；对所述亮度分量背景纹理层进行分段直方图剪切补偿处理，得到直方图处理结果；对所述显示设备亮度估算背景纹理层平均亮度和标准差，并求解相应映射曲线；基于所述映射曲线实现图像亮度分量背景纹理层的动态范围扩展；将所述动态范围扩展的图像亮度分量背景纹理层与所述亮度分量细节层叠加，再与色度分量融合，得到最终输出眼底图像；对所述亮度分量进行预处理，得到亮度分量背景纹理层和亮度分量细节层，具体为：对所述亮度分量进行双边滤波，分解为亮度分量背景纹理层和亮度分量细节层；所述亮度分量背景纹理层为亮度分量的大尺度纹理信息的背景纹理层，所述亮度分量细节层为亮度分量细小变化的细节层；所述将所述眼底图像提取亮度分量和色度分量，具体为：a1定义输入的眼底图像为I，用户显示设备亮度值为Ld，图像红、绿、蓝三个色彩通道的数据分别为R，G，B，则定义I的亮度分量Lw为：Lw＝0.299R+0.587G+0.114Ba2定义双边滤波器为BF： 其中，||p-q||是图像上p位置与q位置之间的欧几里得距离；Ip表示图像上p位置的亮度，Iq表示图像上q位置的亮度；|Ip-Iq|则表示图像上p位置与q位置亮度之差的绝对值；与均表示二维高斯核；Wp为归一化因子，确保了像素权重和为1： 参数σs和σr，分别控制了空间权重和幅度权重函数的形状：加大空间权重σs，双边滤波器将平滑掉更多的图像细节纹理，加大幅度权重σr，双边滤波器将近似于高斯滤波；而Gσx,y是二维高斯核： 其中，σ为标准差，x、y为图像空间坐标；a3利用双边滤波器的特性将输入图像的亮度分量分解为背景纹理层和细节层：B＝BF[logLw]D＝logLw-B其中，B为大尺度纹理信息背景纹理层，D为细小变化的细节层；BF为双边滤波器，Lw为亮度分量；a4将背景纹理层与细节层回复为正常图像：B＝10expBD＝10expD得到分离后的大尺度纹理背景纹理层与细小变化的细节层图像；所述对所述亮度分量背景纹理层进行直方图处理，得到直方图处理结果，具体为：b1对步骤a4获得的大尺度纹理背景纹理层图像B进行直方图统计，定义直方图为hi：hi＝|{LBx,yLBx,y＝i}其中，i＝0,...,L-1，|·|表示图像B的元素个数，L-1表示图像B的最大亮度值；b2定义由步骤b1得到的直方图hi的平均值μ： 其中，M,N分别为图像B的高和宽，i为亮度级别；b3定义由步骤b1得到的直方图hi的标准差σ： 其中，M,N分别为图像B的高和宽，i为亮度级别；b4定义t1和t2为直方图hi的两个分割点： 其中，表示向下取整，t1和t2将直方图hi分割为三段独立的直方图，分别定义为hli、hmi和hui：hli＝hi,0≤i＜t1hmi＝hi,t1≤i＜t2hui＝hi,t2≤i＜L其中，i为亮度级别；定义r1，r2和r3分别表示各段直方图在整体直方图中的比例： 其中，M,N分别为图像B的高和宽；b5对第一段直方图hl进行裁剪补偿，定义裁剪阈值为Tl：Tl＝medianhli其中，median·表示中位值，定义裁剪后的直方图为hl’i： 为了不改变h’li在整个直方图中的比例，需要将裁剪多出的部分补偿到直方图中，定义补偿后的直方图为h”li： 其中，incli表示第一段直方图各灰度值补偿的像素个数函数，用于提升暗部亮度；resl为第一段直方图所裁剪像素值个数之和；b6对第二段直方图hm进行裁剪补偿，定义裁剪阈值为Tm：Tm＝medianhmi其中，median·表示中位值；定义裁剪后的直方图为hm’i： 为了不改变h’mi在整个直方图中的比例，需要将裁剪多出的部分补偿到直方图中，定义补偿后的直方图为h”mi： 其中，resm为第二段直方图所裁剪像素值个数之和，该段为平均补偿，t1和t2为直方图hi的两个分割点；b7对第三段直方图hui进行裁剪补偿，定义裁剪阈值为Tu：Tu＝medianhui其中，median·表示中位值，定义裁剪后的直方图为h’ui： 为了不改变h’ui在整个直方图中的比例，需要将裁剪多出的部分补偿到直方图中，定义补偿后的直方图为h”ui： 其中，incui表示第三段直方图各灰度值补偿的像素个数函数，用于压制亮部亮度；resu为第三段直方图所裁剪像素值个数之和；b8定义经过裁剪与补偿的直方图h”i：

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