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带色彩恢复的视网膜增强算法实现 (MATLAB版本)

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发表于 2020-6-19 17:55 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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带色彩恢复的视网膜增强算法实现 (MATLAB版本)
$ @1 T" h; Q" ?9 u3 g6 f- B$ \" g0 V2 U9 |1 i* t/ w" y
4 M/ W5 d9 M3 B8 }  R- K+ \

/ U& ^" {) B4 }, \( B( H3 \
. K# g/ ~) n6 e0 M2 g! h; ]% b7 k! S" q9 V9 |) J' k2 k

% M# {7 W* f9 c. l4 [, B. _- q5 I
3 i4 S( \& B( m( |& Q* J
/ D1 d. r0 d/ O2 _0 z! O0 ?/ C9 V2 M0 ?
! u; [: N9 L* M3 X
( w; z% v% z% R8 z- @( ~: d  n
%{/ }6 c: z+ z& n# U6 [; F; }
工程名称:带色彩恢复的视网膜增强算法实现8 U8 V  M3 T# [
修改日期:2015年11月13日10:40:24
+ ~  Q% d1 {! V7 I+ x2 }$ D修改思路:
8 q- w3 e% Y* W* G% {  r  B, e测试结果:
  l( N2 T8 S- q- \% t/ T下一步方向:
# ?9 u+ b( ?5 L8 C参考论文:
; ~: d0 J+ ?- e3 P9 J! w0 @9 M归纳总结:
6 i- t* b1 N5 q* ^  (1)S=L*R
0 A8 M, k! ?  ^3 v* D  这个地方我认为S是原始图像,范围0-255.L是入射光,范围也是0-255; J& [, o1 Q1 |# s
  而反射光是一个系数,有S和L的值决定。
7 V0 S# L+ _! L  (2)这个算法那在水下图像处理中,有时候会产生颜色失真。. f/ W: D7 s' m0 P1 t
  (3)尺度系数选择20 100 300) D  r( x% H8 s/ e0 Z
  (4)这个算法产生的噪声比CLAHE小一点。。CLAHE的噪声有时候难以忍受! ^4 ?% |9 ]+ {  h0 f
%}0 x( r" Q+ u0 |, y" O) t3 D
clc
# I: t0 y4 X+ Kclear all;  q! S- p4 {) Z1 ]8 }$ }9 J4 r
close all
7 P& S  G5 m2 }%第一部分: 程序部分 - B3 L$ j- `- y/ H
img=imread('f:\\water1\\f6.jpg');% 修改成你的图像所在的地址
4 M1 c! B4 V$ W0 |! ^: o- _* Simgr=double(img(:,:,1));
) b1 F3 b% ?& Y: i' gimgg=double(img(:,:,2));3 |7 g5 x4 o* b; O5 Z, b# z3 C( y+ o
imgb=double(img(:,:,3));2 X: B( ~  L6 c2 x$ {5 Z5 Q
mr=mat2gray(im2double(imgr)); " Q5 l' D) q( Y/ I4 f; @1 W
mg=mat2gray(im2double(imgg));
3 B, T7 W3 _. _1 T7 p1 @mb=mat2gray(im2double(imgb));%数据类型归一化 6 C, |. a3 ^0 I2 D
alf1=200; %定义标准差alf=a^2/2  a=20
7 l, Q# j4 E1 o7 n' Rn=351;%模板越大越好,161的时候好像效果不是很好
: A3 w6 G" C# hn1=floor((n+1)/2);%计算中心3 _9 \( C& w. ], {
for i=1:n
2 E  _' H. r( W4 r; z, j% k) A8 m    for j=1:n; y4 y+ q. L/ n4 ~
      b(i,j) =exp(-((i-n1)^2+(j-n1)^2)/(4*alf1))/(4*pi*alf1); %这个系数不知道有没有影响了
; L) U  L; I# \/ G7 n. f6 n    end& K, d5 c5 q6 x9 |$ c* O& X
end %
1 ~- d# S5 }2 j" K7 fsum1=sum(sum(b));%
2 x7 B. h4 _( Vb=b/sum1;% 归一化处理
" R) T1 t$ h- U) enr1 = double(imfilter(imgr,b,'conv', 'replicate'));% 滤波器??$ S9 k6 {9 r# c/ m% e! W
ng1 = double(imfilter(imgg,b,'conv', 'replicate'));4 S5 k% h+ v% z; a% e
nb1 = double(imfilter(imgb,b,'conv', 'replicate'));%卷积滤波, Y; V6 J. }" R* y: |) P' b6 v
fil=cat(3,nr1,ng1,nb1);% 模糊结果6 Z% X& k  @: i" P
[h0,w0]=size(imgr);
$ ?7 ^. r% @7 H0 u0 o+ H3 z4 ~  pfor i=1:h0. t% G* e/ \7 F+ y3 J: J& f- v
    for j=1:w0      * [" b* F/ ^0 q/ e0 u. G- A
        % 通过循环进行控制, P* g9 e( W( D1 c3 _( F
        if(imgr(i,j)==0)||(nr1(i,j)==0)
* B0 k5 y+ I0 p1 h           % 这个地方透射率必然是0
2 n% s* L$ `2 o. R" G/ _- h5 j# \5 y           yr1(i,j)=0;
% p8 h6 F! k% C4 f% F; D0 _6 o        else $ y7 ~/ S; ?% b' X5 o: P2 a
           yr1(i,j)=(log(imgr(i,j))-log(nr1(i,j)));% 这个地方计算的不准确啊。。。
8 j8 U' @: t/ e* q        end          Z- P+ U7 d9 ]3 ?) w6 l, Q4 e
        if(imgg(i,j)==0)||(ng1(i,j)==0)+ y& u/ a& f8 H" @
           % 这个地方透射率必然是0
1 p  b4 p) J9 t9 ?           yg1(i,j)=0;' h/ J0 B! ~; a) F% D( q
        else
" [, G5 h# B; y% o' D5 c9 K/ {- b           yg1(i,j)=(log(imgg(i,j))-log(ng1(i,j)));
4 u5 k. S, G9 x9 I4 o        end        . k( |5 {2 K& l
        if(imgb(i,j)==0)||(nb1(i,j)==0)
0 M; H5 Z: u$ v6 y           % 这个地方透射率必然是0
6 S9 w& N2 B5 o9 s5 t8 j9 `) _           yb1(i,j)=0;
1 Y& Q3 S: v' n3 [4 p! b& ^+ T        else
  ?' ~  C+ Y. q# Y( Z           yb1(i,j)=(log(imgb(i,j))-log(nb1(i,j)));
7 N, t8 Y+ B* K  b, V$ z        end   + s! E6 P9 K7 n# s! N; }8 V+ O9 J
        % 不知道什么地方出现了错误: B  n; T  |7 y8 H/ ^
    end& l6 t% z! N2 ]" X# n
end' y8 C" c0 _3 q5 I; H
alf1=5000; %定义标准差alf=a^2/2  a=100
0 m6 n0 D! ~1 in=351;%
% o6 Q7 ^) b8 R9 Cn1=floor((n+1)/2);%计算中心
) S& e& S1 |# T& i! [. yfor i=1:n# H2 t, k: P$ N; [" k  H
    for j=1:n, K4 ?+ x5 c3 X% v" ]- H# {  z
      b(i,j) =exp(-((i-n1)^2+(j-n1)^2)/(4*alf1))/(4*pi*alf1); %这个系数不知道有没有影响了; G# E" {: p3 M& p3 b5 E
    end
2 d# w# e- h0 \! ^" U1 _end
8 G+ r$ K* N; G( L$ N; R: Ysum1=sum(sum(b));7 z2 ]' e& R+ B( `/ k
b=b/sum1;%
8 |8 U: p% f# p9 J& ]. a8 Q) onr1 = double(imfilter(imgr,b,'conv', 'replicate'));% 滤波器??
* u/ w: |) ]0 b  f6 v$ rng1 = double(imfilter(imgg,b,'conv', 'replicate'));) `; O5 u4 e* g0 j; A) k
nb1 = double(imfilter(imgb,b,'conv', 'replicate'));%卷积滤波. T( U1 x4 ?/ U: w5 L/ g
fil=cat(3,nr1,ng1,nb1);% 这个地方进行模糊是没有问题的0 M* l1 H  q! S3 _5 O
[h0,w0]=size(imgr);
0 `+ G- _! l3 I* ifor i=1:h0
* m( g, B! c! c. h1 k    for j=1:w0      , C! y, K) I! ], J7 [- r" D, ?7 r
        % 通过循环进行控制
, r1 a2 f. H4 E& t        if(imgr(i,j)==0)||(nr1(i,j)==0)4 Y5 l8 s. x/ o$ b) d
           % 这个地方透射率必然是09 h" p& V- T. Y; Z: z( Q+ z
           yr2(i,j)=0;
' y) l7 ~/ B" o2 @  Y0 _9 ]        else 8 S* g/ S# X$ W
           yr2(i,j)=(log(imgr(i,j))-log(nr1(i,j)));% 8 o; R/ [1 @* d) R9 X/ I, L2 ?9 `+ q0 g
        end        ; U. W2 q( T# K
        if(imgg(i,j)==0)||(ng1(i,j)==0): P& Y, ~. `  \
           % 这个地方透射率必然是01 `0 i, p0 j1 E2 M; t' x( w) b, D- L
           yg2(i,j)=0;
, [5 C. P+ p4 F4 w2 ]0 u8 V        else ) k, w1 Z5 F! I1 W1 c
           yg2(i,j)=(log(imgg(i,j))-log(ng1(i,j)));. W7 \# ]$ k( T$ e0 o: X. F
        end        $ `2 P7 |5 ~, }: r- q& _/ l
        if(imgb(i,j)==0)||(nb1(i,j)==0)# U4 e* X# u+ [7 x, l5 @9 A
           % 这个地方透射率必然是0
- ]) X2 N4 \! D2 f           yb2(i,j)=0;( u4 ^8 ], D2 L8 z1 p1 ^) T
        else
% i8 g7 k" C' @! P           yb2(i,j)=(log(imgb(i,j))-log(nb1(i,j)));
  o, H9 O  ]* }! d6 J: c        end   5 r; `) w/ M# Y1 H6 S
    end8 z' Z& k6 h0 l2 y
end- e& c( a9 Y# y
alf1=45000; %定义标准差alf=a^2/2  a=300
3 M$ u. T  Y' w5 r' W2 q! p+ v+ Cn=351;%模板的大小好像没什么大的影响, s( w/ x7 o! C( t
n1=floor((n+1)/2);%计算中心
" {2 o5 h/ n! E; L# j4 I: Ofor i=1:n3 M, [* J7 D- [# o% s! E* y
    for j=1:n$ x/ A/ s' F5 x$ T6 W
      b(i,j) =exp(-((i-n1)^2+(j-n1)^2)/(4*alf1))/(4*pi*alf1); %* D, I" H7 r% X* u
    end
8 z8 B+ v$ p% n( _" |1 F- Lend %   h8 y; q& E) E0 H
sum1=sum(sum(b));%
: c$ s: z$ g/ y8 X3 V( P! S2 xb=b/sum1;% 归一化- R2 i3 p# l/ P& s# Q9 a4 t
nr1 = double(imfilter(imgr,b,'conv', 'replicate'));% 滤波器??
+ R; d# d# G: {8 {- @. Qng1 = double(imfilter(imgg,b,'conv', 'replicate'));+ X/ B3 G9 \8 @5 o
nb1 = double(imfilter(imgb,b,'conv', 'replicate'));%卷积滤波
: {# W* q2 z' z3 sfil=cat(3,nr1,ng1,nb1);%
! J" S: S0 n# X/ G6 I[h0,w0]=size(imgr); 9 m0 R% ], y" Q* r7 e) z9 ^' g/ g
for i=1:h01 R" ~% h6 n! \; f6 K1 ~
    for j=1:w0      8 ^9 b/ K. p( X& ~+ V5 Z+ J  @7 E
        % 通过循环进行控制) r& z- y9 f5 D  _  U4 q
        if(imgr(i,j)==0)||(nr1(i,j)==0); A1 l- r6 x! J( x6 _+ K
           % 这个地方透射率必然是0
. o% z4 d( t: W3 O; T! n           yr3(i,j)=0;9 x7 b. t0 a$ v' O
        else
: W/ ~- |$ l8 i: h* O           yr3(i,j)=(log(imgr(i,j))-log(nr1(i,j)));% 这个地方计算的不准确啊。。。
/ i* ~7 i$ S$ D' V" _  {           % 看来还是这个地方计算有问题
9 [5 ]4 l2 n$ G7 D' I# L4 R. v        end        
" K! c) b. U- ?8 N; N9 c/ i) p/ ?        if(imgg(i,j)==0)||(ng1(i,j)==0)
% ?( Y4 A8 ]5 E4 P2 b1 G7 \9 ^0 p           % 这个地方透射率必然是02 A, V0 q! H: V' Y/ Y% h' n
           yg3(i,j)=0;; @7 N6 p+ l7 b1 s  v
        else 2 ]' n, i3 U, `/ \7 U# P
           yg3(i,j)=(log(imgg(i,j))-log(ng1(i,j)));* \8 P/ A& l. F1 C
        end        
2 a5 ]3 q) Y: I3 |        if(imgb(i,j)==0)||(nb1(i,j)==0)# k  ]2 t* I5 G1 N
           % 这个地方透射率必然是0
  m- g  ^) Q& F& g# S           yb3(i,j)=0;
1 ^/ i) t: i, {: ]: R        else
, ^- m9 d6 e9 {' e6 @$ _3 [) d1 O% @           yb3(i,j)=(log(imgb(i,j))-log(nb1(i,j)));
6 A, L3 P0 b4 f' K" T: g! j6 r        end   * j3 z( A2 I; i: o. O
        % 不知道什么地方出现了错误
: l6 h# k. T+ z/ t6 m* _; B* e/ S7 M    end
+ T  u1 U" X, X6 l0 bend
- z( W3 K& v! r1 ^/ T7 [. Bimgout_r=(yr1+yr2+yr3)/3;% 如果不去拉伸,亮度会很低的7 q( y: e, M; ^) u3 {0 [
imgout_g=(yg1+yg2+yg3)/3;
# q, W' Y3 ~0 T* g( t) wimgout_b=(yb1+yb2+yb3)/3;
+ e! w# w% u$ J) A, A! I$ A0 N* i, V
9 }- ?8 D% w, ]' Rmean_r=mean2(imgout_r);% 对视网膜增强之后的图像进行拉伸处理
1 ^0 G0 \/ W% W' jmean_g=mean2(imgout_g);
+ A9 r% m3 c' s9 W: Bmean_b=mean2(imgout_b);
9 ~9 d: u  ]. x7 Xvar_r=std2(imgout_r);6 [" C% H8 M( @
var_g=std2(imgout_g);
4 t8 g& g# H3 t8 x( ~4 \# Kvar_b=std2(imgout_b);4 S. S) w( W) a' a
min_r=mean_r-2*var_r;  ; O; X6 L9 u, W' E& j+ P: P' |
max_r=mean_r+2*var_r;  
6 |# \* }( p, omin_g=mean_g-2*var_g;  
8 v! A" f5 o! v+ s* o  Pmax_g=mean_g+2*var_g;
7 l( @: A9 H; ]. F( p8 X1 E! p' Amin_b=mean_b-2*var_b;  : o& }; l& k! K+ ?! e% u
max_b=mean_b+2*var_b;  
3 P2 Y! d; w/ Y; f3 i0 wimgoutr=255*(imgout_r-min_r)/(max_r-min_r);
, A  U9 R" t/ C' Q' himgoutg=255*(imgout_g-min_g)/(max_g-min_g);
+ ]: ?! Q& d' l( r; fimgoutb=255*(imgout_b-min_b)/(max_b-min_b);
, b  u9 w: L5 h9 U* v" m: R$ Ores_out=cat(3,imgoutr,imgoutg,imgoutb);% 实践证明,上面这个拉伸和直方图拉效果很像。。
& f% a6 r' T! S3 mfigure
( v& [) s/ m, e) ssubplot(121),imshow(uint8(img)),title('原始输入图像');3 w* S  A. V6 @5 _* H/ T
subplot(122),imshow(uint8(res_out)),title('增强之后的图像');%* s+ l3 F: f  Q% v0 [8 ^
figure,
! y1 e" c2 N4 ~- R6 _subplot(321),imhist(uint8(img(:,:,1))),title('原始图像直方图R');1 p: A% M/ V' [8 k$ ^! r
subplot(322),imhist(uint8(res_out(:,:,1))),title('处理图像直方图R');
+ \9 ~" r1 o9 p7 Hsubplot(323),imhist(uint8(img(:,:,2))),title('原始图像直方图G');% y5 Z. \  z. z: x$ K8 L9 C
subplot(324),imhist(uint8(res_out(:,:,2))),title('处理图像直方图G');7 P+ O3 F4 K9 N; Y7 x( h
subplot(325),imhist(uint8(img(:,:,3))),title('原始图像直方图B');& i' a' U( X9 l! A
subplot(326),imhist(uint8(res_out(:,:,3))),title('处理图像直方图B');3 W( e; i7 a& j9 j
6 Z# n, ~8 h3 ^' i& t
/ i, I8 v8 W, F# Y
' G0 t! n6 v" ]0 H1 z& k; A
( Q& E- V) f. Y
$ e0 ]6 k2 H" e  _/ N- x
) _- G$ x# ~2 I- [

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