DE202023101378U1 - A System for Improving Poor Visibility Through Image Enhancement Technique Using Contrast Stretched - CLAHE (CS-CLAHE) - Google Patents
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Abstract
Ein System (100) zum Verbessern einer schlechten Sichtbarkeit durch eine Bildverbesserungstechnik unter Verwendung eines kontrastgestreckten Kontrastbegrenzter adaptiver Histogrammausgleich (CS-CLAHE), wobei das System (100) Folgendes umfasst:
ein Eingabemodul (102) zum Aufnehmen mindestens eines Bildes mit geringer Sichtbarkeit als Eingabe;
ein Sichtbarkeitsniveau-Vorhersagemodul (104), das dem Eingabemodul (102) zugeordnet ist, zum Vorhersagen des Sichtbarkeitsniveaus, wobei das Sichtbarkeitsvorhersagemodul (104) Folgendes umfasst:
ein Merkmalsberechnungsmodul (104a) zum Berechnen einer Vielzahl von Merkmalen aus dem Eingabebild; Und
ein Abstandsberechnungsmodul (104b) zum Berechnen des minimalen Abstands zwischen zwei Objekten durch eine Decodiertechnik;
ein Bildverbesserungsmodul (106), das dem Sichtbarkeitsniveau-Vorhersagemodul (104) zugeordnet ist, zum Verbessern des Ausgabebildes beim Vorhersagen des Sichtbarkeitsniveaus, wobei das Bildverbesserungsmodul (106) Folgendes umfasst:
ein erstes Umwandlungsmodul (106a) zum Umwandeln des Eingangsbildes von einem ersten Format in ein zweites Format, um den Sichtbarkeitsgrad des Eingangsbildes zu bestimmen, wobei das Eingangsbild kompensiert wird; und
ein zweites Umwandlungsmodul (106b), das einem Farbkompensationsmodul (108) und einem Speicherblock (110) zugeordnet ist, um das kompensierte Bild von dem zweiten Format in das erste Format umzuwandeln, um das verbesserte Bild zu erhalten.
A system (100) for improving poor visibility through an image enhancement technique using a contrast-stretched contrast-limited adaptive histogram equalization (CS-CLAHE), the system (100) comprising:
an input module (102) for receiving at least one low visibility image as input;
a visibility level prediction module (104) associated with the input module (102) for predicting the visibility level, the visibility prediction module (104) comprising:
a feature calculation module (104a) for calculating a plurality of features from the input image; And
a distance calculation module (104b) for calculating the minimum distance between two objects by a decoding technique;
an image enhancement module (106) associated with the visibility level prediction module (104) for enhancing the output image in predicting the visibility level, the image enhancement module (106) comprising:
a first conversion module (106a) for converting the input image from a first format to a second format to determine the visibility level of the input image, wherein the input image is compensated; and
a second conversion module (106b) associated with a color compensation module (108) and a memory block (110) is associated to convert the compensated image from the second format to the first format to obtain the enhanced image.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebiet von Bildverarbeitungssystemen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zur Bildverbesserungstechnik bei geringer Sichtbarkeit unter Verwendung von kontrastgestrecktem - CLAHE (CS-CLAHE).The present invention relates to the field of image processing systems. More particularly, the present invention relates to a system for low visibility image enhancement technique using contrast stretched - CLAHE (CS-CLAHE).
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Die Bildverarbeitung ist eine Form der Signalverarbeitung, bei der die Eingabe ein Bild ist, z. B. ein Foto oder ein Videobild, und die Ausgabe entweder ein Bild oder eine Reihe von Eigenschaften oder Parametern ist, die sich auf das Bild beziehen. Die Bildauflösung bezieht sich zumindest teilweise auf die Details, die ein Bild besitzt. Bei Satellitenbildern gilt ein Bild im Allgemeinen als detaillierter, wenn die Fläche, die durch jedes Pixel dargestellt wird, kleiner wird. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff Bilder digitale Bilder, elektronische Bilder, Filmbilder und/oder andere Arten von Bildern. Kameras, die Bilder aus großer Entfernung aufnehmen, wie z. B. Luftbilder, erhalten möglicherweise keine detaillierten Informationen zum Motiv. Folglich sind subtile oder detaillierte Informationen in den Bildern möglicherweise nicht vorhanden.Image processing is a form of signal processing where the input is an image, e.g. a photo or a video image, and the output is either an image or a set of properties or parameters related to the image. Image resolution relates, at least in part, to the detail an image possesses. In satellite imagery, an image is generally considered to have more detail as the area represented by each pixel decreases. As used herein, the term images includes digital images, electronic images, film images, and/or other types of images. Cameras that take pictures from a long distance, such as B. Aerial photos may not receive detailed information about the subject. Consequently, subtle or detailed information may not be present in the images.
Häufig möchten Benutzer die Ästhetik von Bildern einfach verbessern. Um die Ästhetik eines Bildes zu verbessern, müssen jedoch häufig verschiedene Aspekte des Bildes modifiziert werden (z. B. Anpassen von Beleuchtung, Farbe, Fokus, Komposition usw.). Als solches kann ein Benutzer einzelne Aspekte eines Bildes manuell bearbeiten. Das resultierende Bild ist jedoch für den Benutzer oft unbefriedigend, da ein unerfahrener Benutzer nicht über die Ausbildung oder das Auge verfügt, um das Bild auf eine Weise zu bearbeiten, die zu einer verbesserten Ästhetik führt. In dieser Hinsicht modifiziert ein derartiger herkömmlicher Ansatz ein Bild unzureichend, um das gewünschte Ergebnis eines ästhetisch verbesserten Bildes zu erzielen. Daher ist das Erzeugen eines Bildes mit verbesserter Ästhetik selbst für professionelle Künstler eine schwierige und langwierige Aufgabe.Often users simply want to improve the aesthetics of images. However, improving the aesthetics of an image often requires modifying various aspects of the image (e.g. adjusting lighting, color, focus, composition, etc.). As such, a user can manually edit individual aspects of an image. However, the resulting image is often unsatisfactory to the user because an inexperienced user does not have the training or eye to manipulate the image in a way that results in improved aesthetics. In this regard, such a conventional approach insufficiently modifies an image to achieve the desired result of an aesthetically enhanced image. Therefore, creating an image with improved aesthetics is a difficult and tedious task even for professional artists.
Darüber hinaus bleibt die Qualität des Bildes bei manueller Änderung gleich. Es gibt verschiedene Open-Source-Tools, die zur Verbesserung der Bildqualität verwendet werden, aber sie sind nicht genau und es besteht die Gefahr eines hohen Datenverlusts aufgrund der Verwendung von Open-Source-Plattformen.In addition, the quality of the image remains the same when changed manually. There are various open source tools used to improve image quality but they are not accurate and there is risk of high data loss due to using open source platforms.
Low-Light-Enhancement: Im Allgemeinen können Low-Light-Bildverbesserungsverfahren in drei Kategorien eingeteilt werden, Retinex -basierte Verfahren, Histogramm-basierte Verfahren und Convolutional Neural Network (CNN)-basierte Verfahren. Gemäß der Retinex- Theorie kann ein Bild in zwei Faktoren zerlegt werden, Reflexion und Beleuchtung. Die Reflexion spiegelt die Farbcharakteristik des Objekts im Bild wider, und die Beleuchtung spiegelt die Helligkeit der Umgebung wider. Single-Scale Retinex (SSR) und Multi-Scale Retinex (MSR) schätzen die Beleuchtungsstärke aus dem Originalbild und berechnen dann die Reflexion als verbessertes Ergebnis.Low-Light Enhancement: In general, low-light image enhancement methods can be divided into three categories, Retinex -based methods, Histogram-based methods and Convolutional Neural Network (CNN)-based methods. According to the Retinex theory, an image can be broken down into two factors, reflection and illumination. The reflection reflects the color characteristics of the object in the picture, and the lighting reflects the brightness of the environment. Single-Scale Retinex (SSR) and Multi-Scale Retinex (MSR) estimate the illuminance from the original image and then calculate the reflectance as an improved result.
In der Vergangenheit wurden verschiedene bekannte Techniken zum Verbessern der Bildqualität offenbart, die nachstehend erörtert werden:
- Fuet al. schlugen ein gewichtetes Variationsmodell vor, um Reflexion und Beleuchtung gleichzeitig abzuschätzen. Ein Verfahren schätzt die Beleuchtung mit vorheriger Struktur, was den Lösungsraum verkleinert und die Rechenkosten reduziert.
- Fu et al. proposed a weighted variational model to estimate reflectance and illumination simultaneously. One method estimates the lighting with previous structure, which decreases the solution space and reduces computational costs.
In einer bestehenden Lösung wurde ein robustes Retinex- Modell vorgeschlagen, das eine Bildverbesserung bei schwachem Licht im Fall von intensivem Rauschen handhaben kann. Die Histogramm-Entzerrung (HE) dehnt den Dynamikbereich des Bildes aus, indem die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion (PDF) der Bild-Graustufenannäherung an die gleichförmige Verteilung gemacht wird. Die Variationen von HE, wie Brightness Preserving Bi-Histogram (BBHE) und Dualistic Sub-Image Histogram Equalization (DSIHE), nehmen jeweils die mittlere Helligkeit und den mittleren Grauwert des Originalbildes als Schwellenwert, teilen das Originalbild in zwei nicht überlappende Teilbilder und führt dann einen Histogrammausgleich für die zwei Teilbilder durch. Contrast Stretch und Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CLAHE) bauen beide die kumulative Verteilungsfunktion (CDF) gemäß dem lokalen Histogramm auf, während CLAHE die Steigung von CDF beschränkt, indem der Teil des Histogramms abgeschnitten wird, der den eingestellten Schwellenwert überschreitet. Daher vermeidet CLAHE eine übermäßige Verstärkung von rauschähnlichen Artefakten in homogenen Regionen.In an existing solution, a robust Retinex model was proposed that can handle low-light image enhancement in the case of intense noise. Histogram Equalization (HE) extends the dynamic range of the image by making the probability distribution function (PDF) of the image grayscale approximation to the uniform distribution. The variations of HE, such as Brightness Preserving Bi-Histogram (BBHE) and Dualistic Sub-Image Histogram Equalization (DSIHE), each take the mean brightness and mean gray value of the original image as thresholds, divide the original image into two non-overlapping sub-images, and then performs performs a histogram equalization for the two sub-images. Contrast Stretch and Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CLAHE) both construct the cumulative distribution function (CDF) according to the local histogram, while CLAHE limits the slope of CDF by clipping the portion of the histogram that exceeds the set threshold. Therefore, CLAHE avoids excessive amplification of noise-like artifacts in homogeneous regions.
Laut einem Forscher ist die Bildverbesserung eine der wichtigsten und komplexesten Techniken in der Bildverarbeitungstechnologie. Das Hauptziel der Bildverbesserung besteht darin, das visuelle Erscheinungsbild eines Bildes zu verbessern und eine bessere Darstellung des Bildes für Computer-Vision-Algorithmen zu bieten.According to a researcher, image enhancement is one of the most important and complex techniques in image processing technology. The main goal of image enhancement is to improve the visual appearance of an image and provide a better representation of the image for computer vision algorithms.
Der Erfolg von CNNs im Bereich der Bildklassifizierung hat Forscher dazu inspiriert, CNNs zur Verbesserung bei schwachem Licht einzusetzen.The success of CNNs in image classification has inspired researchers to use CNNs to improve low-light conditions.
In einer bestehenden Lösung wurde eine Variante des Stacked Sparse Denoising trainiert Autoencoder (LLNet) auf einem synthetischen Datensatz wurde vorgeschlagen .In an existing solution, a variant of the Stacked Sparse Denoising Trained Autoencoder (LLNet) on a synthetic dataset has been proposed.
In einer anderen bestehenden Lösung wurde ein hybrides neuronales Netzwerk mit einem Inhaltsstrom für die Vorhersage von Szeneninformationen und einem Kantenstrom für das Lernen von Kantendetails entworfen.In another existing solution, a hybrid neural network was designed with a content stream for scene information prediction and an edge stream for edge detail learning.
In einer anderen bestehenden Lösung wurde eine lineare Transformation zum Einbetten sowohl der Transmissionskarte als auch des atmosphärischen Lichts in eine Variable und ein durchgeführtes Endezu-Ende-Lernen von dem verschwommenen Bild zu dem sauberen Bild offenbart. Um die Verallgemeinerungsfähigkeit des Algorithmus zu verbessern, wurde ein halbüberwachtes Lernverfahren vorgeschlagen, das den überwachten Zweig mit den synthetischen Daten mit Ground-Truth-Labels trainierte und den unüberwachten Zweig mit realen Daten und nicht gekennzeichneten Verlustfunktionen trainierte. Weiterhin haben Golts et al. ausschließlich reale Outdoor-Bilder verwendet und unbeaufsichtigtes Lernen über die Minimierung der DCP-Energiefunktion realisiert.In another existing solution, a linear transformation for embedding both the transmission map and the atmospheric light in one variable and performing end-to-end learning from the blurry image to the clean image was disclosed. To improve the algorithm's generalization ability, a semi-supervised learning procedure was proposed, which trained the supervised branch with the synthetic data with ground-truth labels, and trained the unsupervised branch with real data and unlabeled loss functions. Furthermore, Golts et al. used only real outdoor images and realized unsupervised learning via minimization of the DCP energy function.
Zusätzlich zu den obigen Bildwiederherstellungs- und CNN-basierten Verfahren können auch Bildverbesserungsverfahren, einschließlich der Retinex- Theorie und des Histogramms, bei Entnebelungsaufgaben verwendet werden.In addition to the above image restoration and CNN-based methods, image enhancement methods including retinex theory and the histogram can also be used in defogging tasks.
Der oben erwähnte Stand der Technik offenbart eine komplexe Technik zur Verbesserung der Bildqualität, die sich entweder auf die Verbesserung der Parameter des Bildes konzentriert, was letztendlich die Eigenschaften des Bildes verändert, oder eine kostspielige Technik ist.The prior art mentioned above discloses a complex technique for improving image quality, which either focuses on improving the parameters of the image, which ultimately changes the properties of the image, or is an expensive technique.
Um die oben erwähnten Beschränkungen zu überwinden, besteht ein Bedarf, ein System für eine Low-Visibility-Bildverbesserungstechnik unter Verwendung von Contrast Stretched-CLAHE (CS-CLAHE) zu entwickeln, das einfach und kostengünstig ist.In order to overcome the above limitations, there is a need to develop a system for a low-visibility image enhancement technique using Contrast Stretched-CLAHE (CS-CLAHE) that is simple and inexpensive.
Die durch die vorliegende Erfindung offenbarten technischen Fortschritte überwinden die Beschränkungen und Nachteile bestehender und herkömmlicher Systeme und Verfahren.The technical advances disclosed by the present invention overcome the limitations and disadvantages of existing and conventional systems and methods.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System zur Verbesserung der schlechten Sichtbarkeit durch eine Bildverbesserungstechnik unter Verwendung von kontrastgestrecktem - CLAHE (CS-CLAHE).The present invention relates generally to a system for improving poor visibility by an image enhancement technique using contrast stretched-CLAHE (CS-CLAHE).
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System zur Bildverarbeitung zu entwickeln.An object of the present invention is to develop a system for image processing.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System zum Verbessern der Bildqualität bereitzustellen.Another object of the present invention is to provide a system for improving image quality.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die geringe Sichtbarkeit bei hoher Bildqualität sowohl für verschwommene als auch schwach beleuchtete Videosequenzen in Echtzeit zu verbessern.Yet another object of the present invention is to improve real-time low visibility with high image quality for both blurry and dimly lit video sequences.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kostengünstiges und einfaches System bereitzustellen.Yet another object of the present invention is to provide an inexpensive and simple system.
In einer Ausführungsform ein System zum Verbessern geringer Sichtbarkeit durch Bildverbesserungstechnik unter Verwendung von kontrastgestrecktem, kontrastbegrenztem adaptivem Histogrammausgleich (CS-CLAHE), wobei das System Folgendes umfasst:
- ein Eingabemodul zum Aufnehmen mindestens eines Bildes mit geringer Sichtbarkeit als Eingabe;
- ein Modul zur Vorhersage des Sichtbarkeitsgrads, das dem Eingabemodul zugeordnet ist, um den Grad der Sichtbarkeit vorherzusagen, wobei das Modul zur Vorhersage des Sichtbarkeitsgrads Folgendes umfasst:
- ein Merkmalsberechnungsmodul zum Berechnen einer Vielzahl von Merkmalen aus dem Eingabebild; Und
- ein Abstandsberechnungsmodul zum Berechnen des Mindestabstands zwischen zwei Objekten durch Decodiertechnik;
- ein Bildverbesserungsmodul, das dem Modul zur Vorhersage des Sichtbarkeitsgrads zugeordnet ist, um das Ausgabebild beim Vorhersagen des Sichtbarkeitsgrads zu verbessern, wobei das Bildverbesserungsmodul Folgendes umfasst:
- ein erstes Konvertierungsmodul, das dem Eingabemodul zugeordnet ist, zum Konvertieren des Eingabebilds von einem ersten Format in ein zweites Format, um den Sichtbarkeitsgrad des Eingabebilds zu bestimmen, wobei das Eingabebild kompensiert wird; Und
- ein zweites Umwandlungsmodul, das einem Farbkompensationsmodul und einem Speicherblock zugeordnet ist, um das kompensierte Bild von dem zweiten Format in das erste Format umzuwandeln, um das verbesserte Bild zu erhalten.
- an input module for receiving at least one low visibility image as input;
- a visibility level prediction module associated with the input module for predicting the visibility level, the visibility level prediction module comprising:
- a feature calculation module for calculating a plurality of features from the input image; And
- a distance calculation module for calculating the minimum distance between two objects by decoding technique;
- an image enhancement module associated with the visibility level prediction module to enhance the output image in predicting the visibility level, the image enhancement module comprising:
- a first conversion module, associated with the input module, for converting the input image from a first format to a second format to determine the visibility level of the input image, wherein the input image is compensated; And
- a second conversion module associated with a color compensation module and a memory block to convert the compensated image from the second format to the first format to obtain the enhanced image.
In einer Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von Merkmalen Tenengrad, Sättigung und Kontrastenergie.In one embodiment, a plurality of features include degree of intensity, saturation, and contrast energy.
In einer Ausführungsform sind das Eingabebild und das erhaltene Ausgabebild im Rot-Grün-Blau-(RGB)-Format.In one embodiment, the input image and the obtained output image are in Red-Green-Blue (RGB) format.
In einer Ausführungsform dekodiert das Entfernungsberechnungsmodul verkettete Blöcke, um die Sichtbarkeitsstufe des Bildes zu erhalten.In one embodiment, the distance calculation module decodes concatenated blocks to obtain the visibility level of the image.
In einer Ausführungsform ist das erste Format ein RGB-Format und das zweite Format basiert auf Luma, Blauprojektion und Rotprojektion (YUV).In one embodiment, the first format is an RGB format and the second format is based on luma, blue projection and red projection (YUV).
In einer Ausführungsform wird das Luma (Y) zu einem neuen Y modifiziert, um das verbesserte Bild durch das zweite Konvertierungsmodul zu erhalten.In one embodiment, the luma (Y) is modified to a new Y to obtain the enhanced image by the second conversion module.
In einer Ausführungsform empfängt das Farbkompensationsmodul die konvertierte Blauprojektion (U) und Rotprojektion (V) von dem ersten Konvertierungsmodul und die Verstärkung des modifizierten neuen Luma (Y) von dem Speicherblock.In one embodiment, the color compensation module receives the converted blue projection (U) and red projection (V) from the first conversion module and the modified new luma gain (Y) from the memory block.
In einer Ausführungsform ist der Speicherblock ein kompakter Block, der das Y von dem ersten Umwandlungsblock und die von dem Sichtbarkeitsniveau-Vorhersagemodul vorhergesagte Sichtbarkeitsstufe empfängt.In one embodiment, the memory block is a compact block that receives the Y from the first conversion block and the visibility level predicted by the visibility level prediction module.
Um die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung weiter zu verdeutlichen, erfolgt eine genauere Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es versteht sich, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs anzusehen sind. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Einzelheiten anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben und erläutert .In order to further clarify the advantages and features of the present invention, a more detailed description of the invention will be given with reference to specific embodiments thereof that are illustrated in the accompanying drawings. It should be understood that these drawings represent only typical embodiments of the invention and are therefore not to be considered as limiting its scope. The invention will be described and illustrated with additional specificity and detail with reference to the accompanying drawings.
Figurenlistecharacter list
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Zeichen in allen Zeichnungen gleiche Teile darstellen, wobei:
-
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Systems zum Verbessern schlechter Sichtbarkeit durch eine Bildverbesserungstechnik unter Verwendung von kontrastgestrecktem, kontrastbegrenztem, adaptivem Histogrammausgleich (CS-CLAHE), und -
2 veranschaulicht eine schematische Darstellung der Hardwarearchitektur für CS-CLAHE mit Vorhersage der Sichtbarkeitsbewertung. -
3 veranschaulicht einen algorithmischen Rahmen des vorgeschlagenen CS-CLAHE mit Sichtbarkeitsbewertungsmodell.
-
1 Figure 12 illustrates a block diagram of a system for improving poor visibility through an image enhancement technique using contrast-stretched, contrast-limited, adaptive histogram equalization (CS-CLAHE), and -
2 illustrates a schematic of the hardware architecture for CS-CLAHE with visibility rating prediction. -
3 illustrates an algorithmic framework of the proposed CS-CLAHE with visibility rating model.
Ferner werden Fachleute erkennen, dass Elemente in den Zeichnungen der Einfachheit halber dargestellt sind und möglicherweise nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Zum Beispiel veranschaulichen die Flussdiagramme das Verfahren in Bezug auf die hervorstechendsten Schritte, die beteiligt sind, um dabei zu helfen, das Verständnis von Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus können in Bezug auf die Konstruktion der Vorrichtung eine oder mehrere Komponenten der Vorrichtung in den Zeichnungen durch herkömmliche Symbole dargestellt worden sein, und die Zeichnungen können nur solche spezifischen Details zeigen, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind um die Zeichnungen nicht mit Details zu verdecken, die für den Durchschnittsfachmann, der von der hierin enthaltenen Beschreibung profitiert, leicht ersichtlich sind.Furthermore, those skilled in the art will appreciate that elements in the drawings are presented for simplicity and may not necessarily be drawn to scale. For example, the flowcharts illustrate the method in terms of the salient steps involved to help improve understanding of aspects of the present disclosure. Moreover, with respect to the construction of the device, one or more components of the device may have been represented in the drawings by conventional symbols, and the drawings may only show such specific details as are relevant to an understanding of the embodiments of the present disclosure around the drawings not to be obscured with details that would be readily apparent to one of ordinary skill in the art benefiting from the description contained herein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG:DETAILED DESCRIPTION:
Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform Bezug genommen, und es wird eine spezifische Sprache verwendet, um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weiteren Modifikationen des dargestellten Systems und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Prinzipien der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann normalerweise einfallen würden in der Technik, auf die sich die Erfindung bezieht.For the purposes of promoting an understanding of the principles of the invention, reference will now be made to the embodiment illustrated in the drawings and specific language will be used to describe the same. It should be understood, however, that no limitation on the scope of the invention is intended thereby, contemplating such changes and further modifications to the illustrated system, and such further applications of the principles of the invention illustrated therein, as would normally occur to one skilled in the art to which the invention relates.
Fachleute werden verstehen, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und diese nicht beschränken sollen.Those skilled in the art will understand that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory of the invention and are not intended to be limiting.
Bezugnahmen in dieser gesamten Beschreibung auf „einen Aspekt“, „anderen Aspekt“ oder ähnliche Ausdrücke bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Somit können sich die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in dieser Beschreibung alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen, müssen dies aber nicht.Reference throughout this specification to "an aspect," "another aspect," or similar language indicates that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the phrases "in one embodiment," "in another embodiment," and similar phrases throughout this specification may, but need not, all refer to the same embodiment.
Die Begriffe „umfassen“, „umfassend“ oder andere Variationen davon sollen einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, so dass ein Prozess oder Verfahren, das eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte umfasst, sondern andere Schritte nicht umfassen kann ausdrücklich aufgeführt oder einem solchen Prozess oder Verfahren innewohnend. In ähnlicher Weise schließen ein oder mehrere Geräte oder Teilsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, denen „umfasst ... ein“ vorangestellt ist, ohne weitere Einschränkungen nicht die Existenz anderer Geräte oder anderer Teilsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen aus oder andere Komponenten oder zusätzliche Geräte oder zusätzliche Teilsysteme oder zusätzliche Elemente oder zusätzliche Strukturen oder zusätzliche Komponenten.The terms "comprising," "comprising," or other variations thereof are intended to cover non-exclusive inclusion such that a process or method that includes a list of steps includes not only those steps but may include other steps not expressly listed or any inherent in such process or procedure. Similarly, without further limitation, one or more devices or subsystems or elements or structures or components preceded by "comprises...a" does not exclude the existence of other devices or other subsystems or other elements or other structures or other components or additional devices or additional subsystems or additional elements or additional structures or additional components.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem diese Erfindung gehört. Das hierin bereitgestellte System, Verfahren und Beispiele sind nur veranschaulichend und sollen nicht einschränkend sein.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains. The system, methods, and examples provided herein are illustrative only and are not intended to be limiting.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the present invention are described below in detail with reference to the accompanying drawings.
Das Eingabemodul (102) zum Aufnehmen mindestens eines Bildes mit geringer Sichtbarkeit als Eingabe.The input module (102) for receiving at least one low visibility image as input.
Das Sichtbarkeitsstufenvorhersagemodul (104) ist dem Eingabemodul (102) zum Vorhersagen der Sichtbarkeitsstufe zugeordnet, wobei das Sichtbarkeitsvorhersagemodul (104) Folgendes umfasst:
- ein Merkmalsberechnungsmodul (104a) zum Berechnen einer Vielzahl von Merkmalen aus dem Eingabebild; Und
- ein Abstandsberechnungsmodul (104b) zum Berechnen des minimalen Abstands zwischen zwei Objekten durch eine Decodiertechnik. Die Vielzahl von Merkmalen umfasst Tenengrad, Sättigung und Kontrastenergie. Das Entfernungsberechnungsmodul (104b) decodiert verkettete Blöcke, um den Sichtbarkeitsgrad des Bildes zu erhalten.
- a feature calculation module (104a) for calculating a plurality of features from the input image; And
- a distance calculation module (104b) for calculating the minimum distance between two objects by a decoding technique. The Variety of characteristics includes Tenengrad, Saturation and Contrast Energy. The distance calculation module (104b) decodes concatenated blocks to obtain the visibility level of the image.
Das Bildverbesserungsmodul (106) ist dem Sichtbarkeitsniveau-Vorhersagemodul (104) zugeordnet, um das Ausgabebild beim Vorhersagen des Sichtbarkeitsniveaus zu verbessern, wobei das Bildverbesserungsmodul (106) Folgendes umfasst:
- ein erstes Umwandlungsmodul (106a) zum Umwandeln des Eingangsbildes von einem ersten Format in ein zweites Format, um den Sichtbarkeitsgrad des Eingangsbildes zu bestimmen, wobei das Eingangsbild kompensiert wird; Und
- ein zweites Umwandlungsmodul (106b), das einem Farbkompensationsmodul (108) und einem Speicherblock (110) zugeordnet ist, um das kompensierte Bild von dem zweiten Format in das erste Format umzuwandeln, um das verbesserte Bild zu erhalten. Das erste Format ist das RGB-Format und das zweite Format basiert auf Luma, Blauprojektion und Rotprojektion (YUV). Das Luma (Y) wird zu einem neuen Y modifiziert, um das verbesserte Bild durch das zweite Konvertierungsmodul zu erhalten. Das Farbkompensationsmodul (108) empfängt die umgewandelte Blauprojektion (U) und Rotprojektion (V) von dem ersten Umwandlungsmodul (106a) und die Verstärkung des modifizierten neuen Luma (Y) von dem Speicherblock (110). Der Speicherblock (110) ist ein kompakter Block, der das Y von dem ersten Konvertierungsblock und die Sichtbarkeitsstufe, die von dem Sichtbarkeitsstufenvorhersagemodul (104) vorhergesagt wird, empfängt. Das Bildverbesserungsmodul (106) verbessert das Bild basierend auf einer Histogrammtechnik, die kontrastgestreckt ist - kontrastbegrenzte adaptive Histogrammentzerrung (CS-CLAHE).
- a first conversion module (106a) for converting the input image from a first format to a second format to determine the visibility level of the input image, wherein the input image is compensated; And
- a second conversion module (106b) associated with a color compensation module (108) and a memory block (110) for converting the compensated image from the second format to the first format to obtain the enhanced image. The first format is the RGB format and the second format is based on luma, blue projection and red projection (YUV). The luma (Y) is modified to a new Y to get the enhanced image by the second conversion module. The color compensation module (108) receives the converted blue projection (U) and red projection (V) from the first conversion module (106a) and the modified new luma gain (Y) from the memory block (110). The storage block (110) is a compact block that receives the Y from the first conversion block and the visibility level predicted by the visibility level prediction module (104). The image enhancement module (106) enhances the image based on a histogram technique that is contrast stretched - Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CS-CLAHE).
Das Eingabebild und das erhaltene Ausgabebild sind im Rot-Grün-Blau-Format (RGB).The input image and the obtained output image are in red-green-blue (RGB) format.
Das System nimmt ein Eingangs-RGB-Bild, das einer ersten Umwandlung unterzogen wird, die das RGB-Bild in ein YUV-Bild umwandelt. Gleichzeitig werden die Merkmale aus dem RGB-Bild berechnet und eine Mindestabstandssuche durchgeführt. Die Eingabe aus dem MVG-Modellspeicher wird an die Mindestentfernungssuche gesendet. Die aus der ersten Konvertierung erhaltenen UV-Komponenten werden einer Farbkompensation unterzogen . Die Y-Komponente wird gleichzeitig dem AHE-Kern und dem CDF-Speicherblock zugeführt. Die aus dem CDF-Speicherblock erhaltene Verstärkung wird an die Farbkompensation zum Durchführen einer Farbkompensation gesendet . Die farbkompensierten Komponenten werden einer zweiten Konvertierung unterzogen, bevor sie die endgültige Ausgabe erhalten, bei der die modifizierte YUV-Komponente zurück in eine RGB-Komponente konvertiert wird.The system takes an input RGB image that undergoes a first conversion that converts the RGB image to a YUV image. At the same time, the features are calculated from the RGB image and a minimum distance search is carried out. The input from the MVG model memory is sent to the minimum range search. The UV components obtained from the first conversion undergo color compensation. The Y component is fed to the AHE core and the CDF memory block simultaneously. The gain obtained from the CDF memory block is sent to the color compensation to perform color compensation. The color-compensated components undergo a second conversion before receiving the final output, in which the modified YUV component is converted back to an RGB component.
Die Zeichnungen und die vorstehende Beschreibung geben Ausführungsbeispiele. Der Fachmann wird erkennen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente gut zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente von einer Ausführungsform können zu einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Beispielsweise können hierin beschriebene Reihenfolgen von Prozessen geändert werden und sind nicht auf die hierin beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Aktionen irgendeines Flussdiagramms nicht in der gezeigten Reihenfolge implementiert werden; auch müssen nicht unbedingt alle Handlungen durchgeführt werden. Auch solche Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, können parallel zu den anderen Handlungen durchgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen ist keineswegs durch diese spezifischen Beispiele beschränkt. Zahlreiche Variationen, ob ausdrücklich in der Beschreibung angegeben oder nicht, wie Unterschiede in Struktur, Abmessung und Materialverwendung, sind möglich. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so breit wie durch die folgenden Ansprüche angegeben.The drawings and the above description provide exemplary embodiments. Those skilled in the art will recognize that one or more of the elements described may well be combined into a single functional element. Alternatively, certain elements can be broken down into multiple functional elements. Elements from one embodiment may be added to another embodiment. For example, orders of processes described herein may be changed and are not limited to the manner described herein. Furthermore, the actions of any flowchart need not be implemented in the order shown; also, not all actions have to be performed. Actions that are not dependent on other actions can also be performed in parallel with the other actions. The scope of the embodiments is in no way limited by these specific examples. Numerous variations, whether or not expressly stated in the description, such as differences in structure, dimensions and use of materials, are possible. The scope of the embodiments is at least as broad as indicated by the following claims.
Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben in Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und Komponenten, die dazu führen können, dass Vorteile, Vorzüge oder Lösungen auftreten oder stärker ausgeprägt werden, sind jedoch nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Komponenten von auszulegen einige oder alle Ansprüche.Advantages, other benefits, and solutions to problems have been described above with respect to specific embodiments. However, the benefits, benefits, problem solutions, and components that may cause benefits, benefits, or solutions to occur or become more pronounced are not to be construed as critical, required, or essential features or components of any or all claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Ein System (100) zur Verbesserung schlechter Sichtbarkeit durch eine Bildverbesserungstechnik unter Verwendung der kontrastgestreckten - kontrastbegrenzten adaptiven Histogramm-Entzerrung (CS-CLAHE).A system (100) for improving poor visibility by an image enhancement technique using Contrast Stretched - Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CS-CLAHE).
- 102102
- Eingangsmodulinput module
- 104104
- Modul zur Vorhersage der SichtbarkeitsstufeVisibility level prediction module
- 104a104a
- Feature-BerechnungsmodulFeature calculation module
- 104b104b
- Entfernungsberechnungsmoduldistance calculation module
- 106106
- Bildverbesserungsmodulimage enhancement module
- 106a106a
- erstes Umwandlungsmodulfirst conversion module
- 106b106b
- zweites Umwandlungsmodulsecond conversion module
- 108108
- Farbkompensationsmodulcolor compensation module
- 110110
- Speicherblockmemory block
- 202202
- Geben Sie RGB einEnter RGB
- 204204
- RGB Zu YUVRGB To YUV
- 206206
- Y-KanalY channel
- 208208
- AH KernAH core
- 210210
- CDF Speicher BlöckeCDF memory blocks
- 212212
- gewinnenwin
- 214214
- Neues YNew Y
- 216216
- YUV Zu RGBYUV To RGB
- 218218
- Ausgang RGBOutput RGB
- 220220
- Farbe Entschädigungcolor compensation
- 222222
- Mindest-LD Entfernung suchenFind minimum LD distance
- 224224
- Besonderheit rechnenCalculate special feature
- 226226
- MVG ModellspeicherMVG model memory
- 228228
- Sichtweite ebenvisibility
- 302302
- Sichtbarkeitsstufe VorhersageVisibility level prediction
- 304304
- Bildverbesserung mit Kontrast Stretch-gefolgt von CLAHImage enhancement with contrast stretch followed by CLAH
- 306306
- Niedrig sichtbar BildLow visible image
- 308308
- TenengradTenengrad
- 310310
- Kontrastsuchecontrast search
- 312312
- CLAHECLAH
- 314314
- Kontrast Energiecontrast energy
- 316316
- Sättigungsaturation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 11069030 B2 [0008]US 11069030 B2 [0008]
- US 9727959 B2 [0009]US 9727959 B2 [0009]
- US 11115565 B2 [0010]US 11115565 B2 [0010]
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Cited By (1)
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CN116309203A (en) * | 2023-05-19 | 2023-06-23 | 中国人民解放军国防科技大学 | Unmanned platform motion estimation method and device with polarization vision self-adaptation enhancement |
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-
2023
- 2023-03-20 DE DE202023101378.3U patent/DE202023101378U1/en active Active
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