CN111696065A - 一种基于图像处理的宝石图像高光去除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于图像处理的宝石图像高光去除方法，该方法是先选取宝石图像，通过高光检测模块获取成像后的宝石图像的高光检测和亮度直方图；利用高光检测算法对宝石图像高光区进行检测和标记，若为高光区，将用其它颜色标记出来；再通过去除高光方法模块对图像去除高光，得到高光去除后的宝石图片。本发明利用宝石高光去除系统对含有高光的宝石进行检测和修复，多种修复方法可选，具有效率高、操作简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及宝石图像处理领域，具体是一种基于图像处理的宝石图像高光去除方法。
背景技术
宝石是常见的饰品，尤其是人工宝石在国内外市场上交易量非常大。随着计算机的高速发展，利用数字图像处理技术进行宝石设计、检测等已成为一种重要途径。
宝石具有强反射特性，在利用图像对宝石进行结构研究和检测应用时，出现成像后的宝石存在高光难以辨析的问题，使得在实验过程中无法观看到完整的宝石，同时也直接影响着宝石的设计、检测与计数等工作。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于图像处理的宝石图像高光去除方法，利用该方法对含有高光的宝石进行检测和修复，修复效率高，步骤操作简单。
实现本发明目的的技术方案是：
一种基于图像处理的宝石图像高光去除方法，包括图像高光去除系统，与现有技术不同的是：还包括如下步骤：
(1)选取待处理高光宝石图像；
(2)利用高光检测算法对宝石图像高光区进行检测和标记，若为高光区，将用其它颜色标记出来；
(3)通过去除高光方法模块内置的伽马高斯平均亮度法、局部亮度降低法或自身条件补色法对步骤(2)的图像去除高光，得到高光去除后的宝石图片。
步骤(2)所述高光检测和标记的方法，包括如下步骤：
1)将彩色宝石图像由RGB色彩空间转换到YUV色彩空间并提取亮度分量Y，图像高光是图像中亮度值过大的区域，需要通过亮度特性定位出高光区；R、G、B三个颜色通道每种色各分为256阶亮度；当三个通道相互叠合的时候，色彩相混，亮度等于三者亮度的总和；通过提取RGB三通道分量，利用公式(1)获取亮度Y：
Y＝0.299R+0.587G+0.114B (1)
2)当宝石亮度Y高于一定阈值T时，定义为高光像素点，利用亮度直方图，可以观察宝石亮度分布，并找出阈值T；当Y>T时，则该像素点为高光区，历遍整个宝石图后，可以找出处于高光区的所有宝石像素点；
3)对宝石高光区用与宝石色彩相差较大的其它颜色替换原图的色彩，使之明显有别于原图，实现高光区标记。
步骤(3)所述伽马高斯平均亮度法，是通过对光照分量的分布特性分析构造二维伽马函数并调整其参数，实现降低高光区域的亮度值，提高亮度过暗区域宝石图像的亮度值，最终完成对亮度不均匀图像的亮度校正处理；其中光照分量是由原宝石图像与高斯函数相互卷积而成的；通过二维高斯滤波配合亮度曲线校正，其方法步骤如下：
a、变换图片彩色通道，把RGB图片转换为含亮度信息的HSV三通道表示；
b、对亮度分量利用快速引导滤波算法，构造伽马函数；
c、结合光照分布特性调整伽马函数的参数，对亮度分量进行校正，降低高光区的亮度
值，提高过暗区域亮度值；
d、重新合成HSV图像，然后转换为RGB图像并输出。
步骤(3)所述局部亮度降低法，是针对图像亮度进行操作，对宝石图像不含高光且亮度值适中的宝石区域求亮度平均；通过扫描全局图像比较宝石中高光区域的亮度值，若是大于所求的平均亮度值，则进行替换，即替换亮度值过大的像素点的亮度；其方法步骤如下：
a、变换图片彩色通道，把RGB图片转换为含亮度信息的YUV三通道表示；
b、获取非高光区，对其计算平均亮度Y；
c、将定位的高光区的亮度值用平均亮度Y进行亮度替换。
d、将亮度替换后的YUV宝石图转换为GRB宝石图。
步骤(3)所述自身条件补色法，是利用自身的颜色信息条件来替换高光区的信息，包括手法补色和自动补色两种方式，其中：
1)自身条件补色法(手动)：利用软件提供的截图函数，通过人工交互式截取部分非高光宝石区域，对该区域求颜色均值并代替原高光区宝石颜色值；
2)自身条件补色法(自动)：利用已将定位的宝石高光区进行宝石高光区剔除，同时去除背景，获得正常宝石区，对正常宝石区求颜色均值并代替原高光区宝石颜色值。
本发明的有益效果是：通过本发明图像高光去除方法，自动完成高光去除并给出高光去除前后的效果图，在自动处理过程中只需对少量的数字图像信息进行处理和计算即可，去除效率高，实用性强。
附图说明
图1为本发明实施例的宝石图像高光去除方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例：
一种基于图像处理的宝石图像高光去除方法，包括如下步骤：
(1)设置宝石图像高光去除系统，该系统包括宝石图像文件处理模块、高光检测模块和去除高光方法模块；选取宝石图像，通过高光检测模块获取成像后的宝石图像的高光检测和亮度直方图；其中：
宝石图像文件处理模块：该模块主要用于载入待处理图像，包含“打开”、“截图”、“保存”、“退出”等基本操作。其中，从“打开”按键进入待处理图像文件夹中选取宝石图像，则待处理的宝石图将被放置在左边的框内，展示原图。若在宝石图像去除高光的过程，用户希望保存当前时刻的图像状态，可点击文件菜单的“截图”，系统将自动截图结果保存至后台文件夹中。使用“保存”功能将结果图像存入后台。若想退出系统，可点击“退出”，此时会弹出一个对话框，与用户确认是否真的退出系统；
高光检测模块：包括对成像后的宝石图像的高光检测和亮度直方图的获取。点击“高光检测”，系统将自动调用高光检测算法对高光区进行检测，若为高光区将用其它颜色标记出来。点击亮度直方图，系统将返回宝石图的直方图分布情况，方便用户如果想确认检测的准确性。高光检测标记后的宝石图和宝石亮度直方图都展示在右边的图画框内。下方的算法说明框指示说明当前用户界面所处的算法状态；
去除高光方法模块：去除高光方法模板包括下拉式的伽马高斯平均亮度法、局部亮度降低法、自身条件补色法。用户可根据自身想处理的效果选取合适的处理方法，高光去除结果图被展示在右方的图形框图内。下方的算法说明框指示相应地说明当前用户界面所选的算法；
(2)利用高光检测算法对宝石图像高光区进行检测和标记，若为高光区，将用其它颜色标记出来：
1)将彩色宝石图像由RGB色彩空间转换到YUV色彩空间并提取亮度分量Y。图像高光是图像中亮度值过大的区域，需要通过亮度特性定位出高光区。RGB是从颜色发光的原理来设计规定的。R、G、B三个颜色通道每种色各分为256阶亮度。当三个通道相互叠合的时候，色彩相混，亮度等于三者亮度的总和。因此，在普通RGB颜色三通道，无法实现单独的亮度处理。通过提取RGB三通道分量，利用公式(1)获取亮度Y：
Y＝0.299R+0.587G+0.114B (1)
2)当亮度Y高于一定阈值T时，定义为高光像素点，利用亮度直方图，可以观察宝石亮度分布，并找出阈值T；当Y>T时，则该像素点为高光区，历遍整个宝石图后，可以找出处于高光区的所有宝石像素点；
3)为了便于观察高光区，对宝石高光区用与宝石色彩相差较大的其它颜色替换原图的色彩，使之明显有别于原图，实现高光区标记。
(3)通过去除高光方法模块内置的伽马高斯平均亮度法、局部亮度降低法或自身条件补色法对步骤(2)的图像去除高光，得到高光去除后的宝石图片；其中：
所述伽马高斯平均亮度法，是通过对光照分量的分布特性分析构造二维伽马函数并调整其参数，实现降低高光区的亮度值，提高亮度过暗区域宝石图像的亮度值，最终完成对亮度不均匀图像的亮度校正处理；其中光照分量是由原宝石图像与高斯函数相互卷积而成的；通过二维高斯滤波配合亮度曲线校正，其方法步骤如下：
a、变换图片彩色通道，把RGB图片转换为含亮度信息的HSV三通道表示；
b、对亮度分量利用快速引导滤波算法，构造伽马函数；
c、结合光照分布特性调整伽马函数的参数，对亮度分量进行校正，降低高光区的亮度
值，提高过暗区域亮度值；
d、重新合成HSV图像，然后转换为RGB图像并输出。
所述局部亮度降低法，是针对宝石亮度进行操作，对宝石图像不含高光且亮度值适中的宝石区域求亮度平均；通过扫描全局图像比较宝石中高光区域的亮度值，若是大于所求的平均亮度值，则发生替换，替换亮度值过大的像素点的亮度；其方法步骤如下：
a、变换图片彩色通道，把RGB图片转换为含亮度信息的YUV三通道表示；
b、获取非高光区，对其计算平均亮度Y；
c、将定位的高光区的亮度值用平均亮度Y进行亮度替换。
d、将亮度替换后的YUV宝石图转换回GRB宝石图。
所述自身条件补色法，是利用自身的颜色信息条件来替换高光区的信息，包括手法补色和自动补色两种方式，其中：
1)自身条件补色法(手动)：利用软件提供的截图函数，通过人工交互式截取部分非高光宝石区域，对该区域求颜色均值并代替原高光区宝石颜色值；
2)自身条件补色法(自动)：利用已定位的宝石高光区进行宝石高光区剔除，同时去除背景，获得正常宝石区，对正常宝石区求颜色均值并代替原高光区宝石颜色值。
Claims (5)
1.一种基于图像处理的宝石图像高光去除方法，包括图像高光去除系统，其特征是：包括如下步骤：
(1)选取宝石图像，通过高光检测模块获取成像后的宝石图像的高光检测和亮度直方图；
(2)利用高光检测算法对宝石图像高光区进行检测和标记，若为高光区，将用其它颜色标记出来；
(3)通过去除高光方法模块内置的伽马高斯平均亮度法、局部亮度降低法或自身条件补色法对步骤(2)的图像去除高光，得到高光去除后的宝石图片。
2.根据权利要求1所述的宝石图像调光去除方法，其特征是：步骤(2)所述高光检测和标记的方法，包括如下步骤：
1)将彩色宝石图像由RGB色彩空间转换到YUV色彩空间并提取亮度分量Y，宝石图像中高光是图像中亮度值过大的区域，需要通过亮度特性定位出高光区；R、G、B三个颜色通道每种色各分为256阶亮度；当三个通道相互叠合的时候，色彩相混，亮度等于三者亮度的总和；通过提取RGB三通道分量，利用公式(1)获取亮度Y：
Y＝0.299R+0.587G+0.114B (1)
2)当亮度Y高于一定阈值T时，定义为高光像素点，利用亮度直方图，可以观察宝石亮度分布，并找出阈值T；当Y>T时，则该像素点为高光区，历遍整个宝石图后，可以找出处于高光区的所有宝石像素点；
3)对宝石高光区用与宝石色彩相差较大的其它颜色替换原图的色彩，使之明显有别于原图，实现高光区标记。
3.根据权利要求1所述的宝石图像调光去除方法，其特征是：步骤(3)所述伽马高斯平均亮度法，是通过对光照分量的分布特性分析构造二维伽马函数调整其参数，实现降低高光区的亮度值，提高亮度过暗区域宝石图像的亮度值，最终完成对亮度不均匀图像的亮度校正处理；其中光照分量是由原宝石图像与高斯函数相互卷积而成的；通过二维高斯滤波配合亮度曲线校正，其方法步骤如下：
a、变换图片彩色通道，把RGB图片转换为含亮度信息的HSV三通道表示；
b、对亮度分量利用快速引导滤波算法，构造伽马函数；
c、结合光照分布特性调整伽马函数的参数，对亮度分量进行校正，降低高光区的亮度值，提高过暗区域亮度值；
d、重新合成HSV图像，然后转换为RGB图像并输出。
4.根据权利要求1所述的宝石图像调光去除方法，其特征是：步骤(3)所述局部亮度降低法，是针对亮度Y进行操作，对宝石图像不含高光且亮度值适中的区域求亮度平均；通过扫描全局图像比较宝石中高光区的亮度值，若是大于所求的平均亮度值，则发生替换，替换亮度值过大的像素点的亮度；其方法步骤如下：
a、变换图片彩色通道，把RGB图片转换为含亮度信息的YUV三通道表示；
b、获取非高光区，对其计算平均亮度Y；
c、将定位的高光区的亮度值用平均亮度Y进行亮度替换；
d、将亮度替换后的YUV宝石图转换回GRB宝石图。
5.根据权利要求1所述的宝石图像调光去除方法，其特征是：步骤(3)所述自身条件补色法，包括手法补色和自动补色两种方式，其中：
1)手动补色法：利用自身的颜色信息条件来替换高光区的信息；
利用软件提供的截图函数，通过人工交互式截取部分非高光宝石区域，对该区域求颜色均值并代替原高光区宝石颜色值；
2)自动补色法：将定位的高光区剔除宝石高光区和背景获得正常宝石区，对正常宝石区求颜色均值并代替原高光区宝石颜色值。
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Legal Events
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Application publication date: 20200922 Assignee: Guangxi Taijiexin Technology Co.,Ltd. Assignor: GUILIN University OF ELECTRONIC TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980044263 Denomination of invention: A High Light Removal Method for Gemstone Images Based on Image Processing Granted publication date: 20230602 License type: Common License Record date: 20231025 |
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Application publication date: 20200922 Assignee: Guangxi Zilan Media Technology Co.,Ltd. Assignor: GUILIN University OF ELECTRONIC TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980045856 Denomination of invention: A High Light Removal Method for Gemstone Images Based on Image Processing Granted publication date: 20230602 License type: Common License Record date: 20231106 |
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