如何使用 MATLAB 校正图像中的不均匀照明？

Question

我正在使用 MATLAB 在视频中执行特征检测。视频不同部分的光照条件不同，导致在将 RGB 图像转换为二进制图像时，某些部分会被忽略。

视频特定部分的照明条件也会随着视频的播放而变化。

您能否建议在 MATLAB 中平衡帧和视频的照明的最佳方法？

Answer 1

您有两种选择，具体取决于您要检测的功能以及您要对视频执行的操作。

1. 忽略图像的照明，因为（正如您所得出的结论）这包含对您的特征检测无用甚至误导的信息。
2. 尝试修复照明不均匀（这是您要求的）。

1) 很容易做到：将您的图像转换为colourspace，在单独的通道中分离照明，例如：HSV（忽略 V 通道）Lab（忽略 L）YUV（忽略 Y) 并在剩余的两个通道上执行特征检测。在这些 HSV 中是最好的（正如 Yves Daoust 在 cmets 中指出的那样），YUV 和 Lab 在 UV/ab 通道中留下了一些照明信息。根据我的经验，最后两个也可以根据您的情况使用，但 HSV 是最好的。

2) 更难。我首先将图像转换为 HSV。然后你只对 V 通道进行修复：

• 将gaussian blur 应用于具有非常大的 sigma 值的 V 通道图像。这为您提供了照明的局部平均值。计算此图像的全局平均 V 值（这是一个数字）。然后从每个像素的实际 V 值中减去局部平均值并添加全局平均值。您现在已经完成了非常粗略的照明均衡。您可以稍微调整一下 sigma 的值，以找到最适合的值。
• 如果失败，请查看选项zenopy gives in his answer.

无论您选择哪种方法，我都建议您专注于您想要做的事情（即检测特征）并选择中间步骤，例如足以满足您需求的步骤。赶快尝试一下，看看这对您的特征检测有何帮助，

Answer 2

这不是一件小事task，但有很多方法可以尝试克服它。我可以建议您从实现retinex 算法开始，或者使用其他的实现：http://www.cs.sfu.ca/~colour/publications/IST-2000/。

基本思想是Luminance（观察到的图像强度）= Illumination（入射光）x Reflectance（反射百分比）：

L(x,y) = I(x,y) x R(x,y) 

而且你对 R 部分感兴趣。

要处理每一帧的彩色图像，首先移动到 hsv 颜色空间并在 v（值）部分上操作 retinex。

希望这是有道理的。

Answer 3

除了单个图像的照明不均匀（由 Retinex 或高通滤波解决）之外，您还可以考虑视频中的自动增益校正。

这个想法是通过对颜色分量应用线性变换来归一化图像强度，这样所有三个通道的平均值和标准偏差组合成为预定义值（平均值 -> 128，标准偏差 -> 64 )。

直方图均衡将具有“标准化”强度级别的类似效果。

不幸的是，大的场景变化会影响这个过程，以至于背景的强度不会像你期望的那样保持不变。