一種基于小波分析和偽彩色處理的比賽視頻圖像增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及視頻處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種基于小波分析和偽彩色處理的 比賽視頻圖像增強(qiáng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 常用的足球比賽視頻圖像增強(qiáng)方法及其缺陷
[0003]足球比賽視頻圖像增強(qiáng)是指針對給定圖像的應(yīng)用場合，有目的地增強(qiáng)足球比賽視 頻圖像的整體或局部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些感興趣的特征，擴(kuò)大 足球比賽視頻圖像中不同物體特征之間的差別，抑制不感興趣的特征，使圖像與視覺響應(yīng) 特性相匹配，改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強(qiáng)圖像判讀和識別效果，滿足某些圖像分析的 需要。
[0004]常用的足球比賽視頻圖像增強(qiáng)方法可分為頻率域法和空間域法。基于頻率域的算 法是在足球比賽視頻圖像的某種變換域內(nèi)對圖像的變換系數(shù)值進(jìn)行某種修正，是一種間接 增強(qiáng)算法。頻率域法把足球比賽視頻圖像看成一種二維信號，對其進(jìn)行基于二維傅里葉變 換的信號增強(qiáng)方法，其處理過程如圖1所示。頻率域法先根據(jù)具體的增強(qiáng)要求設(shè)計適當(dāng)?shù)?修正函數(shù)H(x，y)，然后利用傅里葉變換將足球比賽視頻圖像變換到頻率域F(x，y)，再對足 球比賽視頻圖像的頻譜進(jìn)行某種濾波修正，即進(jìn)行F(x，y) ?H(x，y)運(yùn)算得到G(x，y)，最后 將修正后的圖像進(jìn)行傅里葉反變換到空間域，W此得到增強(qiáng)圖像g(x，y)。在此過程中采用 低通濾波法去除圖中的噪聲；采用高通濾波法增強(qiáng)邊緣等高頻信號，使模糊的圖像變得清 晰。利用頻率域法進(jìn)行足球比賽視頻圖像增強(qiáng)結(jié)果如圖2所示。
[0005] 基于空域的算法分為點運(yùn)算算法和鄰域增強(qiáng)算法。點運(yùn)算算法即灰度級校正、灰 度變換和直方圖修正等，目的是使足球比賽視頻圖像成像均勻，或擴(kuò)大足球比賽視頻圖像 動態(tài)范圍，擴(kuò)展對比度。鄰域增強(qiáng)算法分為圖像平滑和銳化兩種。平滑一般用于消除圖像 噪聲，但是也容易引起邊緣的模糊。銳化的目的是為了突出物體的邊緣輪廓，有利于目標(biāo)識 另IJ。具有代表性的空間域算法有局部求平均值法和中值濾波法等，它們可用于去除或減弱 噪聲。常用算法有梯度法、算子、高通濾波、掩模匹配法、統(tǒng)計差值法等。空間域法是對圖像 中的像素點進(jìn)行卷積運(yùn)算操作，用公式描述如下：
[0006]g(x,y) =f(x,y)*h(x,y) (4)
[0007] 其中，f(x，y)表示原始足球比賽視頻圖像函數(shù)；h(x，y)表示（低通或高通濾波） 濾波器脈沖響應(yīng)空間轉(zhuǎn)換函數(shù)；g(x，y)表示處理后的足球比賽視頻圖像函數(shù)。利用直方圖 修正進(jìn)行足球比賽視頻圖像增強(qiáng)結(jié)果如圖3所示，利用灰度變換進(jìn)行足球比賽視頻圖像增 強(qiáng)結(jié)果如圖4所示。
[0008] 傳統(tǒng)的足球比賽視頻圖像增強(qiáng)算法是基于整幅圖像的統(tǒng)計量，因此，在計算整幅 圖像的變換時，同時對圖像中的低頻信息、高頻信息W及噪聲信息進(jìn)行了變換，因而增強(qiáng)圖 像的同時增強(qiáng)了圖像中的噪聲，降低了圖像的信噪比，導(dǎo)致圖像的信息滴下降。不利于對感 興趣的目標(biāo)進(jìn)行后續(xù)分析處理，未達(dá)到預(yù)期的增強(qiáng)目的。
[0009] 在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在操作過程復(fù)雜、花費時 間長和可靠性低等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于小波分析和偽彩色處理的比賽 視頻圖像增強(qiáng)方法，W實現(xiàn)操作過程簡單、花費時間短和可靠性高的優(yōu)點。
[0011] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是；一種基于小波分析和偽彩色處理的 比賽視頻圖像增強(qiáng)方法，包括：
[0012] a、利用圖像的正交小波變換對足球比賽視頻圖像進(jìn)行變換處理；
[0013]b、基于正交小波變換的足球比賽視頻圖像增強(qiáng)處理；
[0014] C、圖像的偽彩色足球比賽視頻增強(qiáng)處理。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟a,具體包括；
[0016]假設(shè)種/為尺度空間任意尺度系數(shù)系列，h。和h1分別為正交小波函數(shù)的低通濾波 器和高通濾波器系數(shù)，該兩組系數(shù)對任意尺度而言都是恒定的，正交小波變換各系數(shù)之間 的關(guān)系用（1)表示：
[0017] (1)
[0018] 原始足球比賽視頻圖像在一個尺度下的邊緣輪廓能夠分解為更小尺度下的低頻 分量、水平高頻分量、垂直高頻分量和對角分量四個部分，它們是分別經(jīng)過四個不同濾波器 得到的代表原始足球比賽視頻圖像的不同信息，其中4是誠1經(jīng)過行與列兩個方向上的低 通濾波器獲得的，它對應(yīng)于鳴在下一尺度上的邊緣輪廓信息； 是經(jīng)過行方向上的 高通濾波器和列方向上的低通濾波器獲得的，它對應(yīng)于切^水平方向上的細(xì)節(jié)信息在垂直 方向上的概貌；同理，化表示 垂直方向上的細(xì)節(jié)信息在水平方向上的概貌；括表示詩 對角方向上的細(xì)節(jié)信息；
[0019] 足球比賽視頻圖像經(jīng)二維正交小波變換分解之后，分別得到圖像的低頻分量、水 平高頻分量、垂直高頻分量和對角分量。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟b，具體包括；
[0021] 首先利用小波分形插值對足球比賽視頻圖像信號進(jìn)行去噪處理，得到較好去除噪 聲的效果；
[0022] 然后運(yùn)用正交小波變換將一幅足球比賽視頻圖像分解為大小、位置和方向都不同 的分量，在進(jìn)行逆變換之前可W改變小波變換域中某些系數(shù)的大小，放大對足球比賽視頻 圖像中感興趣的分量而衰減對圖像處理結(jié)果影響不大的分量；
[0023] 正交小波分析方法是一種空間窗和頻率窗都可作自適應(yīng)改變、空頻局部化分析方 法，二維多尺度離散正交小波分析定義為：
(2)[00幼式中f (X，y)為圖像信號；Sjf (n，m)是f (X，y)的低頻分量；町/的如、WA/、"，'";、 W//(?，"0分別代表f (X，y)的垂直、對角和水平高頻分量；[0026] 當(dāng)式（3)成立時，即高頻分量權(quán)重較大時，足球比賽視頻圖像看起來較清晰：
[0024]
[0027] (3)
[002引其中，巧為高頻小波系數(shù)；G為低頻小波系數(shù)；k為高頻分量權(quán)重；j為小波分 解層數(shù)。
[0029] 進(jìn)一步地，所述步驟C，具體包括：
[0030] 采用頻率域偽彩色處理增強(qiáng)法對足球比賽視頻圖像進(jìn)行偽彩色處理；
[0031] 基于小波分析和偽彩色處理的足球比賽視頻圖像增強(qiáng)。
[0032] 進(jìn)一步地，所述采用頻率域偽彩色處理增強(qiáng)法對足球比賽視頻圖像進(jìn)行偽彩色處 理的操作，進(jìn)一步包括：
[0033] 先把足球比賽視頻圖像經(jīng)傅立葉變換到頻率域，在頻率域內(nèi)=個不同傳遞特性的 濾波器分離成=個獨立分量；
[0034] 然后對它們進(jìn)行逆傅立葉變換，便得到=幅代表不同頻率分量的單色圖像，接著 對該=幅圖像作進(jìn)一步的處理；
[00巧]最后將它們作為=基色分量分別加到彩色顯示器的紅、綠、藍(lán)顯示通道，實現(xiàn)頻率 域分段的偽彩色增強(qiáng)。
[0036] 進(jìn)一步地，所述基于小波分析和偽彩色處理的足球比賽視頻圖像增強(qiáng)的操作，進(jìn) 一步包括：
[0037] Step1:使用正交分形小波變換處理足球比賽視頻圖像，得到去噪后的圖像；
[0038]Step2:利用正交小波變換將足球比賽視頻圖像分解為更小尺度下的低頻分量、 水平高頻分量、垂直高頻分量和對角分量四個部分；
[0039]Step3:對圖像中感興趣的部分進(jìn)行放大，同時對圖像中不重要的信息進(jìn)行弱化 處理；
[0040]Step4:采用正交小波變換足球比賽視頻圖像增強(qiáng)算法得到結(jié)果圖像后，將其轉(zhuǎn) 化為頻率域，采用偽彩色處理的圖像增強(qiáng)方法對不同頻率部分進(jìn)行處理，獲得更好的足球 比賽視頻圖像增強(qiáng)效果。
[0041] 本發(fā)明各實施例的基于小波分析和偽彩色處理的比賽視頻圖像增強(qiáng)方法，由于包 括；a、利用圖像的正交小波變換對足球比賽視頻圖像進(jìn)行變換處理；b、基于正交小波變換 的足球比賽視頻圖像增強(qiáng)處理；C、