Color Estimation for Thermal Infrared Imagery Based on Kernel PCA and Sparse Representation

Adding colors to monochrome thermal infrared images can help observers understand the scenery better. A nonlinear color estimation method for single-band thermal infrared imagery based on kernel principal component analysis (KPCA) and sparse representation was proposed. Nonlinear features of infrared image were extracted using KPCA. The relationship between image features and chromatic values was learned using sparse representation and a color estimation model was obtained. The thermal infrared images can be rendered automatically using the color estimation model. The experimental results show that the proposed method can render infrared image with an accurate color appearance. The proposed idea can also be used in other color estimation problem.

北京故宫本《韩熙载夜宴图》卷色彩研究

《韩熙载夜宴图》卷作为中国十大传世名画之一,无疑是中华文化的瑰宝,画作描绘了南唐官员韩熙载家设夜宴歌舞升平的场面。本文从《韩熙载夜宴图》卷中色彩的明度与冷暖出发,将画面中人物、家具等色块与背景进行对比,探究色块与色块之间形成的动态韵律,寻找其经营规则,旨在揭示《韩熙载夜宴图》卷的高超用色技巧,以实现中国画创作的当代性表达。

基于自适应截断模拟曝光和无监督融合的低照度真彩色图像增强算法

针对图像增强算法中普遍存在暗部区域细节丢失、亮部区域过度增强等问题,提出了基于自适应截断模拟曝光和深度融合的增强算法。对原始低照度图像进行模拟曝光,通过卷积网络学习曝光序列对应的权重图并在网络内部实现加权融合,获得增强结果。在生成模拟曝光序列的过程中,对图像进行亮暗区域分割,然后对其进行截断性自适应伽马校正,最后通过引导滤波降噪获得合适的曝光序列。获得多曝光序列后,通过基于空洞卷积的上下文聚合网络,实现快速灵活地加权融合,得到最终增强结果。收集了大量公开数据集,并使用微光夜视相机和三通道真彩色相机收集了实验室环境测试集,在不同数据集上和经典主流算法进行了对比实验。实验结果表明,本算法的NIQE、PSNR和SSIM指标都是最好的,其中NIQE降低了4.49%,PSNR提高了4.28%,SSIM提高了1.94%。此外,算法的色彩还原效果也很好,色差指标是所有算法中最小的,在8.71×10^(-2)lx照度下,本算法色差减小了14.83%,在1.02×10^(-2)lx下减小了3.05%。本文算法可以明显提高图像亮度和对比度,鲁棒性较好,不会产生过度增强现象,有效恢复图像细节的同时兼顾色彩信息,增强结果真实自然。

基于生成对抗网络的渐进式夜视图像彩色化算法

受限于夜景光照不足等影响,夜视成像中的部分内容极易缺失或模糊,导致这部分的彩色化效果不佳.为此,本文提出了一种基于生成对抗网络的夜视图像彩色化算法,通过对纹理细节的修复来提升图像模糊区域的彩色化效果.首先,在模糊区域修复中,利用下采样操作减少模糊图像块的比例,并用梯度调节预测器对模糊图像块周围的像素值进行预测,以此来不断增强和修复模糊的纹理细节.其次,在彩色化过程中,依托于生成的超分辨率图像和已有的先进对抗网络着色模型,通过最小化亮度和纹理等失真,来生成较为清晰的彩色图像.实验结果表明,经过模糊区域恢复和增强之后,灰度图像的PSNR平均提升0.33 dB.相比之前的夜视图像彩色化方法,本文方法可以赋予灰度夜视图像更丰富、自然的色调,更清楚地表达图像的细节,从而提高目标探测和识别效率.

夜间多色温环境体温计界面视觉识别效率研究

目的研究夜间不同色温环境以及体温计信息界面参数对使用者视觉识别效率的影响,并对其参数化界面设计及使用环境提出优化建议。方法通过对某医用手持体温计信息界面和使用场景进行数字模拟,以环境色温(2700 K、4600 K、6500 K)、信息物参数字体倾斜度(10°、20°、30°)及屏幕极性(正、负)为三组特征变量,进行信息物的认知心理学视觉目标搜索实验,分析被试在不同色温环境和信息参数界面下的信息识别速度与准确率。结果环境色温、字体倾斜度及屏幕极性对视觉识别速度均有显著影响,但是三者间不存在交互作用。高色温环境视觉搜索效率优于低色温环境;段码字体倾斜度处于向右倾斜20°时视觉效率最佳;负极性显示优于正极性显示。结论在夜间低照度环境中,显示界面过度的字体倾斜会导致认知能力的下降;相较于暖色光源,冷色光源能够使得操作者精神更为集中;使用负极性的显示界面可以促进识别效率的提升。

彩色夜视成像处理算法的新进展

彩色夜视成像技术是当前国内外重点发展的关键技术之一,介绍了彩色夜视成像处理算法的分类、特点及其研究进展,分析了国外一些彩色夜视系统,并重点介绍了笔者在自然感彩色夜视算法及自然感彩色夜视成像系统方面的研究进展。

基于YUV空间的双通道视频图像色彩传递及实时系统

研究基于YUV空间的双通道黑白视频图像彩色融合与传递方法,建立以TM1300为核心的实时系统.用2片TM1300分别对双通道图像进行预处理,计算图像均值和方差.用第3片TM1300在YUV空间将双通道图像融合为彩色图像(源图像),再将其分量根据白天光照下彩色参考图像与源图像的标准方差比进行缩放,把参考图像的色彩和亮度分布传递给源图像.实验结果表明,算法在易于实时处理的同时获得了与白天图像类似的自然色彩效果.

基于拮抗视觉特性的多波段彩色夜视融合方法研究

以差分高斯函数(DOG)模拟人眼视网膜中的同心圆拮抗特性,分析了基于DOG的ON-中心OFF-周边分离网络(CSSN)平衡方程,发现其有增强反差、突出边缘和压缩动态范围的特点.将CSSN平衡方程应用于夜视图像的增强与融合,取到了保留图像间共有信息、增强互补信息的作用.提出了以CSSN平衡方程为基础的多种彩色夜视融合结构,包括双波段微光、微光/长波红外、中/长波红外、微光/中/长波红外,其中的彩色映射规则用色彩的冷暖突出红外图像的冷热目标、细节丰富的微光图像作为绿色背景.仿真结果表明,这些融合结构均获得了色彩自然的彩色融合效果.

基于多分辨率色彩传递的彩色夜视方法研究

为了获得符合人眼感知的彩色夜视图像,帮助观察者获取丰富的场景信息和舒适的观察效果,提出了一种基于多分辨率色彩传递的彩色夜视处理方法.结合微光与红外图像特点,对二者进行YUV空间拮抗视觉特性的彩色融合之后,采用控向金字塔对彩色融合图像(源图像)和参考图像各颜色通道进行多分辨率分解,计算子带图像的均值和标准方差,通过参考图像与源图像在各子带的方差比调整源图像的子带系数值,再经金字塔重构,最终使微光与红外彩色夜视图像获得类似参考图像的自然感色彩.分析了lαβ、YUV和RGB颜色空间对色彩传递的影响,并确定YUV颜色空间更适于多分辨率分解的色彩传递.相比传统的线性色彩传递方法,本方法不仅使彩色夜视图像拥有更符合真实场景的色彩,还可以提高其细节信息,改善场景感知,提升融合图像目标探测能力.

视觉评价夜视彩色融合图像质量的实验研究

提出夜视彩色融合图像质量评价的三个基本指标是“目标探测性”、“细节”和“色彩”,并且通过视觉评价实验,研究了“感知质量”与这三个指标的相关性.对十个场景的微光与红外图像采用四种融合算法产生的40幅假彩色图像进行评价实验,实验结果得出:融合图像都有好目标探测性,感知质量与目标探测性的相关性很小;感知质量与细节的相关系数是0.89,感知质量与色彩的相关系数是0.75.说明在满足目标探测性要求条件下,细节是视觉感知融合图像质量的最主要评价指标,而且色彩成为夜视彩色图像质量的一个重要指标.

微光图像和紫外图像分析与融合方法研究(英文)

在分析了微光图像和紫外图像的特征以及双通道彩色夜视系统信息量的基础上,提出了微光图像和紫外图像双通道彩色夜视理论。在设计并试验了灰度调制法、谱域融合法、特有成分融合法的基础上,提出了微光图像和紫外图像假彩色融合的改进算法以及新算法,包括微光图像和紫外图像分段灰度调制法、图像差别提取法、基于物体对夜天光反射特性的成分分离法,以及体现图像传感器光谱响应和视觉自然感受的色空间映射法,取得了较好的效果。

三波段微光彩色夜视方法研究

为克服夜视设备产生单色图像的缺陷,得到更符合人眼视觉的彩色夜视图像。根据RGB理论模型以及滤光片的分谱作用原理,基于第二代像增强器设计出一种彩色夜视方案,通过测量滤光片的光谱透过率,得出滤光片对像增强器信噪比的影响;提出利用全波图像的四帧融合解决像增强器信噪比低的问题,并进行实验验证。实验结果显示室内和室外情况下四帧融合彩色图像熵和方差分别达到6.8、35.39及7.0、45.07,均优于三帧融合时对应值,说明提出的四帧融合方法能够克服信噪比降低的缺陷,得到清晰且信息量丰富的夜视图像。

夜视图像的彩色融合技术及其进展

介绍了夜视彩色图像融合算法的研究进展 ,着重分析了以接近自然色彩为目的的MIT法以及我们提出的线性组合法、基于视觉拮抗模型的非线性图像增强与线性组合法结合的混合结构法 ,给出了若干组场景下各方法的微光与热成像的彩色融合图像以及微光彩色融合图像 ,显示出良好的目视观察效果 ,提出了需要进一步研究的问题和关键技术。

彩色夜视技术的研究进展

本文首先简述了人眼视觉的特点及感知彩色的原理,进而引出了彩色夜视技术,并且对彩色夜视技术的发展进行了简要的阐述,对彩色夜视技术的意义进行了分析,对现有的彩色夜视技术进行分类,并对各典型的有代表性的彩色夜视技术及彩色夜视设备进行了详细描述,分析各类别的优缺点。最后讨论了彩色夜视技术的难点以及未来的发展趋势,为相关研究人员了解彩色夜视技术提供参考。

一种彩色夜视实时图像融合系统

在彩色夜视图像融合基础上,针对线性组合算法和直接映射算法实时性高的特点,提出了一种基于 CPLD 的双通道彩色夜视的实时图像融合系统,并阐述了其设计原理,系统的结构、特点和功能.用 verilogHDL 硬件描述语言实现了相关的算法和设计。实验结果表明,融合图像接近自然色彩,同时能够反映两个波段的图像的特点.该系统可以实现实时的线性组合算法和直接映射算法,将红外与微光或者微光与微光等不同波段组合,是一种简单.高效彩色夜视系统.

结合NSST和颜色对比度增强的彩色夜视方法

针对夜视图像彩色融合通常存在细节信息不够丰富、颜色对比度低的问题,为了获得更为理想的彩色融合效果,提出一种新的基于非下采样剪切波变换(Non-subsampled Shearlet Transform,NSST)和颜色对比度增强的彩色融合方法。首先,分别设计基于S函数和局部方向对比度的低频与高频融合规则,完成源可见光与红外图像在NSST域的融合;其次,将灰度融合图像赋给Y分量,源图像的差值信号赋给U和V色差分量,形成YUV空间的伪彩色融合图像。最后,选择一幅与待上色图像具有相似颜色分布的自然日光图像作为彩色参考图像,在YUV空间对伪彩色融合图像进行颜色对比度增强的非线性色彩传递。与近年方法相比,该方法所得彩色融合效果细节信息丰富、热目标突出。将该方法运用于彩色夜视领域,可有效增强场景深度感知和目标的可探测性。

基于四波段图像融合的彩色夜视方法研究

为了在低照度条件下获取目标的彩色图像,提高夜间对目标的识别能力,提出了基于四波段图像融合的彩色夜视方法.采用F-P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长及近红外波段的四波段滤光片,在各个透射区域的平均透射率均达90%以上;将四波段滤光片设计成圆形滤色轮结构,用分光计测得了各波段滤光片的光谱透射性;对加入滤光片后的系统信噪比进行了分析和计算,分析结果表明加入滤光片不会引入噪声,计算结果表明加入蓝色、绿色、红色和近红外波段滤光片的成像系统的信噪比分别是原来单色微光夜视系统信噪比的19.59%、38.45%、47.28%和46.70%.借助国产超二代像增强器在微光实验室进行了四波段图像采集及彩色图像融合实验,实验时光照度分别为1×10^(-3)lx和1×10^(-1)lx,对获取的图像质量进行了评价.结果表明:在照度为1×10^(-3)lx时,融合的彩色图像在均值、方差和熵这三项指标上均优于过滤后的蓝色和绿色的单色图像,且由于彩色图像中利用了近红外图像进行增强,使得彩色图像亮度更高,颜色分辨性更好;在照度为1×10^(-1)lx时,融合后的彩色图像的信息熵比红、绿、蓝三种基色图像的大,彩色图像携带的信息量更大.本文的研究对彩色夜视成像系统的设计和研发具有借鉴和指导意义.

基于颜色传递和目标增强的夜视图像彩色融合

颜色传递是获得夜视图像自然彩色的一种方法,以红外和微光图像为研究对象,提出了一种基于颜色传递和目标增强的夜视图像彩色融合方法。首先结合红外和微光图像各自的特点,采用TNO法生成伪彩色融合图像(目标图像),很好地保留了图像的细节信息,然后选取一幅相近的参考图像,把目标图像和参考图像转换到YCb Cr颜色空间进行各个通道一阶(均值)和二阶(标准差)统计量匹配的颜色传递,同时在Cr通道引入一个对比度增强因子来增强图像中的兴趣目标。实验结果表明,文中方法不仅使得夜视图像获得了如白天参考图像般自然、真实的色彩,而且提高了图像的细节,目标也更加突出,更有利于观察者对场景的理解。

夜视图像局部颜色传递算法

针对基于全局统计信息颜色传递过程中存在的染色效果不能很好保持图像色彩的自然性,局部区域颜色与真实场景的颜色不符、目标变淡的问题,提出一种夜视图像局部颜色传递算法。首先,采用稀疏表示的方法对红外与微光图像融合;其次,对得到的融合图像进行非线性扩散,扩散结果采用核模糊均值聚类算法进行图像分割;然后,在YCb Cr颜色空间对红外与微光图像块进行颜色传递;最后,把得到的彩色图像块组合成一幅图像,随后用得到的灰度融合图像来表征YCb Cr空间的Y通道。实验结果表明,文中算法得到的彩色图像更加自然、真实。

基于像素空间相关度的微光双谱图像实时配准

针对目前不同光谱波段图像配准算法复杂、精度低和实时性差的问题,该文提出了基于像素空间相关度的双通道图像融合效果评价方法,将该指标用作实时图像配准的控制参数,在基于DM642的视频图像实时处理仿真平台上,对微光双谱图像进行了实时配准。实验结果表明:与常用的基于控制点、边缘等图像配准算法相比,该文提出的实时配准方法准确、有效,且不受图像灰度变化、噪声及不同微光成像波段成像器的光谱响应特征的影响。