一种图像增强的方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及计算机技术领域，更具体地说，涉及一种图像增强的方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.图像作为一种信息展现的形式已经被广泛地应用到人们生活的各个方面。但是在图像采集过程中，容易受到光线的影响，从而由于光照分布不均，使得，一些距离光源较远的元素在图像的显示较暗，在视觉效果上很容易被忽略，从而导致图像中信息获取的困难，因此需要对图像进行增强。
3.现有对图像进行增强，主要是基于同态滤波方法，大致就是将图像变换为灰度图像，然后对其像素值进行傅里叶变换等到频域信号，并将频域信号移位至图像中心，并通过高斯低通滤波器进行滤波增强。
4.但是现有的方式，在传输函数曲线分布均匀时，对于低频成分的减弱和高频成分的加强有限，而当在低频区域值变化较大，在高频区域几乎都接近于最大值，此时对于低频信号的削弱频段非常有限，因此现有的图像增强效果较差，并且由于是对灰度图像进行处理，因此还回去导致图像失去颜色，从而不能满足当前对彩色图片的需求。


技术实现要素：

5.基于上述现有技术的不足，本技术提供了一种图像增强的方法及装置、电子设备、存储介质，以解决现有技术的图像增强效果较差，且很好地满足当前需求的问题。
6.为了实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：
7.本技术第一方面提供了一种图像增强的方法，包括：
8.提取待处理图像在三个颜色通道上的像素信息；
9.分别对每个所述颜色通道上的像素信息进行取对数计算，得到每个所述颜色通道对应的对数数据；
10.对每个所述颜色通道对应的对数数据进行傅里叶变换，得到每个所述颜色通道对应的频域信号；
11.利用构造的低通滤波器对每个所述颜色通道对应的频域信号进行滤波处理，得到每个所述颜色通道对应的增强信息；其中，所述低通滤波器的传输函数基于双曲正切函数构造得到；
12.对每个所述颜色通道对应的增强信息进行傅里叶反变换，得到每个所述颜色通道对应的反变换信号；
13.对每个所述颜色通道对应的反变换信号进行指数运算，得到每个所述颜色通道对应的还原信号；
14.基于三个所述颜色通道对应的还原信号进行图像还原，得到所述待处理图像的增强彩色图像。
15.可选地，在上述提供的图像增强的方法中，所述基于三个所述颜色通道对应的还原信号进行图像还原，得到所述待处理图像的增强彩色图像，包括：
16.分别通过线性映射处理将每个所述颜色通道对应的还原信号映射到灰度值区间内，得到每个所述颜色通道对应的映射结果；其中，所述灰度值区间为0至255；
17.将三个所述颜色通道对应的映射结果进行合成，得到所述待处理图像的增强彩色图像。
18.可选地，在上述提供的图像增强的方法中，所述分别通过线性映射处理将每个所述颜色通道对应的还原信号映射到将灰度值区间内，得到每个所述颜色通道对应的映射结果，包括：
19.分别针对每个所述颜色通道对应的还原信号，确定出所述颜色通道对应的还原信号中的最大值和最小值；
20.分别将所述颜色通道对应的还原信号中的每个数值对应的偏差比乘以255，得到所述颜色通道对应的映射结果；其中，所述数值对应的偏差比等于所述数值减去所述最小值的差值与所述最大值减去所述最小值的差值。
21.可选地，在上述提供的图像增强的方法中，所述利用构造的低通滤波器对每个所述颜色通道对应的频域信号进行滤波处理，得到每个所述颜色通道对应的增强信息，包括：
22.基于双曲正切函数构造所述低通滤波器的传输函数；
23.分别将每个所述颜色通道对应的频域信号乘以所述低通滤波器的传输函数，得到每个所述颜色通道对应的增强信息。
24.本技术第二方面提供了一种图像增强的装置，包括：
25.提取单元，用于提取待处理图像在三个颜色通道上的像素信息；
26.对数运算单元，用于分别对每个所述颜色通道上的像素信息进行取对数计算，得到每个所述颜色通道对应的对数数据；
27.变换单元，用于对每个所述颜色通道对应的对数数据进行傅里叶变换，得到每个所述颜色通道对应的频域信号；
28.滤波单元，用于利用构造的低通滤波器对每个所述颜色通道对应的频域信号进行滤波处理，得到每个所述颜色通道对应的增强信息；其中，所述低通滤波器的传输函数基于双曲正切函数构造得到；
29.反变换单元，用于对每个所述颜色通道对应的增强信息进行傅里叶反变换，得到每个所述颜色通道对应的反变换信号；
30.指数运算单元，用于对每个所述颜色通道对应的反变换信号进行指数运算，得到每个所述颜色通道对应的还原信号；
31.还原单元，用于基于三个所述颜色通道对应的还原信号进行图像还原，得到所述待处理图像的增强彩色图像。
32.可选地，在上述提供的图像增强的装置中，所述还原单元，包括：
33.映射单元，用于分别通过线性映射处理将每个所述颜色通道对应的还原信号映射到灰度值区间内，得到每个所述颜色通道对应的映射结果；其中，所述灰度值区间为0至255；
34.合成单元，用于将三个所述颜色通道对应的映射结果进行合成，得到所述待处理
图像的增强彩色图像。
35.可选地，在上述提供的图像增强的装置中，所述映射单元，包括：
36.确定单元，用于分别针对每个所述颜色通道对应的还原信号，确定出所述颜色通道对应的还原信号中的最大值和最小值；
37.第一计算单元，用于分别将所述颜色通道对应的还原信号中的每个数值对应的偏差比乘以255，得到所述颜色通道对应的映射结果；其中，所述数值对应的偏差比等于所述数值减去所述最小值的差值与所述最大值减去所述最小值的差值。
38.可选地，在上述提供的图像增强的装置中，所述滤波单元，包括：
39.构造单元，用于基于双曲正切函数构造所述低通滤波器的传输函数；
40.第二计算单元，用于分别将每个所述颜色通道对应的频域信号乘以所述低通滤波器的传输函数，得到每个所述颜色通道对应的增强信息。
41.本技术第三方面提供了一种电子设备，包括：
42.存储器和处理器；
43.其中，所述存储器用于存储程序；
44.所述处理器用于执行所述程序，所述程序被执行时，具体用于实现如上述任意一项所述的图像增强的方法。
45.本技术第四方面提供了一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时，用于实现如上述任意一项所述的图像增强的方法。
46.本技术提供的一种图像增强的方法，提取待处理图像在三个颜色通道上的像素信息，不再仅是对灰度图像的信息进行处理。然后分别对每个颜色通道上的像素信息进行取对数计算，得到每个颜色通道对应的对数数据，并对每个颜色通道对应的对数数据进行傅里叶变换，得到每个颜色通道对应的频域信号。然后，不再对先傅里叶变换后数据的进行移位，直接利用构造的基于双曲正切函数构造的低通滤波器的传输函数，对每个颜色通道对应的频域信号进行滤波处理，得到每个所述颜色通道对应的增强信息，从而可以实现平滑的滤波，有效地增强高频信号和削弱低频信号，保证处理的效果。在滤波后，对每个所述颜色通道对应的增强信息进行傅里叶反变换，得到每个颜色通道对应的反变换信号，并对每个颜色通道对应的反变换信号进行指数运算，得到每个所述颜色通道对应的还原信号，从而最后可以基于三个颜色通道对应的还原信号进行图像还原，得到待处理图像的增强彩色图像，从而不仅有效提供了图像的增强效果，还保证得到的是彩色图像，更符合当前的需求。
附图说明
47.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
48.图1为本技术实施例提供的一种图像增强的方法的流程图；
49.图2为本技术实施例提供的一种对频域信号进行滤波处理的方法的流程图；
50.图3为本技术实施例提供的一种对图像进行还原的方法的流程图；
51.图4为本技术实施例提供的一种对信号进行线性映射的方法的流程图；
52.图5为本技术实施例提供的一种图像增强的装置的结构示意图；
53.图6为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
54.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
55.在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.需要说明的是，本发明提供的一种图像增强的方法可用于计算机领域、大数据领域、数据处理技术领域或金融领域。上述仅为示例，并不对本发明提供的一种图像增强的方法的应用领域进行限定。
57.本发明提供的一种图像增强的方法可用于计算机领域、金融领域或其他领域，例如，可用于金融领域中的身份认证应用场景。其他领域为除金融领域之外的任意领域，例如，计算机技术领域。上述仅为示例，并不对本发明提供的一种图像增强的方法的应用领域进行限定。
58.本技术实施例提供了一种图像增强的方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
59.s101、提取待处理图像在三个颜色通道上的像素信息。
60.其中，三颜色通道指的是三原色通道，即红、绿、蓝通道。
61.需要说明的是，传统的对于图像的同态滤波方案主要都是针对灰度图像进行处理，所以增强后的图像为灰度图像，即时区了颜色。但是，当前大多图像均为彩色图像，若变为失去了颜色信息的黑白图像显得黯淡无光，那么对于彩色图像而言，即使增强了细节，但是失去了颜色信息也是非常不符合当前的需求的。
62.因此，在本技术实施例中，提取出待处理图像在三原色通道上的信息，即提取待处理图像在红、绿、蓝，三个颜色通道的信息，然后分别对三个通道的信息采用同态滤波进行处理，以便最后再将三个颜色通道的信息合成为彩色图像。
63.具体的，可以读取待处理图像的信息，得到一个m
×n×
k的数据；其中，m为待处理图像的横向的像素大小，n为纵向的像素大小，k则为通道个数。所以，每个颜色通道上的像素信息即为一个m
×
n的矩阵，该矩阵则图像中的各个像素在该颜色通道上的灰度值组成。
64.s102、分别对每个颜色通道上的像素信息进行取对数计算，得到每个颜色通道对应的对数数据。
65.需要说明的是，为了使得经过傅里叶变换后的频率变为加法运行，所以需要先对
像素信息取对数，然后再对得到的结果进行傅里叶变换。
66.具体的，分别针对每个颜色通道上的像素信息，对颜色通道上的像素信息中的每个元素取对数，得到该颜色通道对应的对数数据，即该颜色通道对应的对数数据包括该颜色通道上的像素信息中的各个元素取对数后的结果，具体可以表为：
67.i
′
(m,n)＝ln(1+i(m,n))
68.其中，m为0-m之间的值，n为0-n之间的值。
69.s103、对每个颜色通道对应的对数数据进行傅里叶变换，得到每个颜色通道对应的频域信号。
70.需要说明的是，为了便于后续进行滤波，以对图像进行增强，因此需要先将待处理图像的信息从空间域信号变换为频率信号。所以，对每个颜色通道对应的对数数据进行傅里叶变换，得到每个颜色通道对应的频域信号，具体可以表示为：
71.f(u,v)＝f(i
′
(m,n))
72.其中，f表示傅里叶变换，v和u变换到频率域的坐标变量。
73.s104、利用构造的低通滤波器对每个颜色通道对应的频域信号进行滤波处理，得到每个颜色通道对应的增强信息。
74.其中，低通滤波器的传输函数基于双曲正切函数构造得到。
75.需要说明的是，在现有技术中，会通过对傅里叶变换并且移位到中心的数据，采用低通滤波器进行处理，从而增强高频信号，削弱低频信号。但是由于高通滤波器在低频区域变换的较为迅速，而在高频区域变换缓慢，所以经过该低通滤波器处理后，容易出现以下两种情况：
76.一种是通过参数设置，使得滤波器传输函数曲线在低频至高频区域分布较为均匀，但是这种情况下曲线值在低频到高频区间的值，从最小值到最大值横跨了整个频率区间，所以对低频成分的减弱和高频成分的加强都会非常的有限，因此处理后的效果较差。
77.另一种情况则是，高通滤波器的参数设置使得在低频区域值变化较大，而在高频区域几乎都接近于最大值，这种情况下仅能对一小部分低频区域的信号进行了削弱，且对于绝大多数的高频信号进行了增强，甚至可能对于部分频率偏高的低频信号也进行了增强，但是这种方式显然对于低频信号的削弱的频段太多心，因此处理的效果也不佳。
78.因此在本技术实施例中，针对高通滤波器的函数特征，不再将傅里叶变换后的数据移位到中心，即保持低频分量分布在外围，高频分量分布在中心，然后对图像进行以中心为原点的高频滤波，从而使得绝大多数低频信号均被调整为原来的γ
l
倍，而在最高频附件的信号被增强至γh倍。
79.还需要说明的是，具体的通过基于双曲正切函数构造低通滤波器，来实现上述的效果。由于双曲正切函数，从零变换到无穷大时，变化率较高斯滤波器和巴特沃斯滤波器更为平滑，所以在本技术实施例中，可以不用对傅里叶变换后的结果进行移位，而基于双曲正切函数构建的传输函数直接进行滤波。
80.其中，双曲正切函数tanh为：
[0081][0082]
可选地，在本技术实施例中，基于双曲正切函数构建的传输函数可以表示为：
[0083][0084]
其中，γh表示高频信号增强的倍数；γ
l
表示低频信号调整的倍数；c表示频率的在设定的u和v两个维度上的频率参数表示调节因子。
[0085]
可选地，如图2所示，步骤s104的一种具体实施方式，包括以下步骤：
[0086]
s201、基于双曲正切函数构造低通滤波器的传输函数。
[0087]
具体的，获取频率参数和调节因子，然后将频率参数和调节因子的乘积作为双曲正切函数的变量代入到双曲正切函数中，然后将1减去代入到双曲正切函数的结果，并将得到的差值的一半乘以高频信号增强的倍数与低频信号调整的倍数差值，最后将得到的乘积加上低频信号调整的倍数。
[0088]
s202、分别将每个颜色通道对应的频域信号乘以低通滤波器的传输函数，得到每个颜色通道对应的增强信息。
[0089]
s105、对每个颜色通道对应的增强信息进行傅里叶反变换，得到每个颜色通道对应的反变换信号。
[0090]
需要说明的是，在步骤s103中对对数数据进行了傅里叶变换，使得数据从空间域信号变换为了频率信号，而此时在进行滤波后，为了将滤波后的数据还原图像，所以需要对其进行傅里叶反变换，得到颜色通道对应的反变换信号，将频域信号还原为空间域信号。
[0091]
s106、对每个颜色通道对应的反变换信号进行指数运算，得到每个颜色通道对应的还原信号。
[0092]
同理，由于步骤s102对图像的像素信息进行了对数元素，所以需要对当前的数据进行反运算，以便数据进行还原，因此此时对每个颜色通道对应的反变换信号进行指数运算，得到每个颜色通道对应的还原信号。
[0093]
s107、基于三个颜色通道对应的还原信号进行图像还原，得到待处理图像的增强彩色图像。
[0094]
由于，分别对三个颜色通道的像素信息进行了同态滤波，实现像素信息的增强，并且又将滤波增强后的信息再次还原，所以此时基于三个颜色通道对应的还原信号可以还原，得到待处理图像的增强彩色图像。
[0095]
可选地，在本技术另一实施例中，步骤s107的一种具体实施方式，如图3所示，包括以下步骤：
[0096]
s301、分别通过线性映射处理将每个颜色通道对应的还原信号映射到灰度值区间内，得到每个颜色通道对应的映射结果。
[0097]
其中，灰度值区间为0至255。
[0098]
需要说明的是，由于图像的信息经过处理后，可能不再那么线性，因此在本技术实施例中，对处理后的结果相进行线性映射，将各个灰度值映射到灰度值区间内，即映射值0至255内，从而使结果更加规范合理，并且在一定程度上能起到对比度拉伸的作用。
[0099]
可选地，如图4所示，步骤s301的一种具体实施方式，包括：
[0100]
s401、分别针对每个颜色通道对应的还原信号，确定出该颜色通道对应的还原信号中的最大值和最小值。
[0101]
s402、分别将颜色通道对应的还原信号中的每个数值对应的偏差比乘以255，得到颜色通道对应的映射结果。
[0102]
其中，数值对应的偏差比等于数值减去最小值的差值与最大值减去所述最小值的差值，所以线性映射的表达式，具体可以表示为：
[0103]il
′
ater
(m,n)＝255
×
(i
later
(m,n)-min)/(max-min)
[0104]
其中，i
later
(m,n)表示一个颜色通道对应的还原信号；min和max表示i
later
(m,n)中的最大值和最小值。
[0105]
s302、将三个颜色通道对应的映射结果进行合成，得到待处理图像的增强彩色图像。
[0106]
本技术实施例提供了一种图像增强的方法，提取待处理图像在三个颜色通道上的像素信息，不再仅是对灰度图像的信息进行处理。然后分别对每个颜色通道上的像素信息进行取对数计算，得到每个颜色通道对应的对数数据，并对每个颜色通道对应的对数数据进行傅里叶变换，得到每个颜色通道对应的频域信号。然后，不再对先傅里叶变换后数据的进行移位，直接利用构造的基于双曲正切函数构造的低通滤波器的传输函数，对每个颜色通道对应的频域信号进行滤波处理，得到每个所述颜色通道对应的增强信息，从而可以实现平滑的滤波，有效地增强高频信号和削弱低频信号，保证处理的效果。在滤波后，对每个所述颜色通道对应的增强信息进行傅里叶反变换，得到每个颜色通道对应的反变换信号，并对每个所述颜色通道对应的反变换信号进行指数运算，得到每个所述颜色通道对应的还原信号，从而最后可以基于三个颜色通道对应的还原信号进行图像还原，得到待处理图像的增强彩色图像，从而不仅有效提供了图像的增强效果，还保证得到的是彩色图像，更符合当前的需求。
[0107]
本技术另一实施例提供了一种图像增强的装置，如图5所示，包括：
[0108]
提取单元501，用于提取待处理图像在三个颜色通道上的像素信息。
[0109]
对数运算单元502，用于分别对每个颜色通道上的像素信息进行取对数计算，得到每个颜色通道对应的对数数据。
[0110]
变换单元503，用于对每个颜色通道对应的对数数据进行傅里叶变换，得到每个颜色通道对应的频域信号。
[0111]
滤波单元504，用于利用构造的低通滤波器对每个颜色通道对应的频域信号进行滤波处理，得到每个颜色通道对应的增强信息。
[0112]
其中，低通滤波器的传输函数基于双曲正切函数构造得到。
[0113]
反变换单元505，用于对每个颜色通道对应的增强信息进行傅里叶反变换，得到每个颜色通道对应的反变换信号。
[0114]
指数运算单元506，用于对每个颜色通道对应的反变换信号进行指数运算，得到每个颜色通道对应的还原信号。
[0115]
还原单元507，用于基于三个颜色通道对应的还原信号进行图像还原，得到待处理图像的增强彩色图像。
[0116]
可选地，在本技术另一实施例提供的图像增强的装置中，还原单元，包括：
[0117]
映射单元，用于分别通过线性映射处理将每个颜色通道对应的还原信号映射到灰度值区间内，得到每个颜色通道对应的映射结果。
[0118]
其中，灰度值区间为0至255。
[0119]
合成单元，用于将三个颜色通道对应的映射结果进行合成，得到待处理图像的增强彩色图像。
[0120]
可选地，在本技术另一实施例提供的图像增强的装置中，映射单元，包括：
[0121]
确定单元，用于分别针对每个颜色通道对应的还原信号，确定出颜色通道对应的还原信号中的最大值和最小值。
[0122]
第一计算单元，用于分别将颜色通道对应的还原信号中的每个数值对应的偏差比乘以255，得到颜色通道对应的映射结果。
[0123]
其中，数值对应的偏差比等于数值减去最小值的差值与最大值减去最小值的差值。
[0124]
可选地，在本技术另一实施例提供的图像增强的装置中，滤波单元，包括：
[0125]
构造单元，用于基于双曲正切函数构造低通滤波器的传输函数。
[0126]
第二计算单元，用于分别将每个颜色通道对应的频域信号乘以低通滤波器的传输函数，得到每个颜色通道对应的增强信息。
[0127]
需要说明的是，本技术上述实施例提供的各个单元的具体工作过程可相应地参考上述方法实施例中的相应的步骤，此处不再赘述。
[0128]
本技术另一实施例提供了一种电子设备，如图6所示，包括：
[0129]
存储器601和处理器602。
[0130]
其中，存储器601用于存储程序。
[0131]
处理器602用于执行存储器601存储的程序，该程序被执行时，具体用于实现如上述任意一个实施例提供的图像增强的方法。
[0132]
本技术第四方面提供了一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序被执行时，用于实现如上述任意一个实施例提供的图像增强的方法。
[0133]
计算机存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0134]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0135]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。