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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)
4 `0 G' V7 g' e+ a, p! T4 r( J3 L: k0 r

) B  Z# p- P) ~" y7 _
. ~2 H9 w. E. f- J6 i$ W) ]+ g
8 p7 N! c5 q9 C- ]( n& M
. O. o) D! V8 O9 C* a2 e - _% X& j6 L5 h4 n7 X
1 j& K$ s% G, k1 H3 q$ X0 B
- Y2 ]! g! G( d, Y& z- s' ^3 ~

! o* w5 v* z# f" N% z; i& u9 _, i0 k$ |9 l

; S; Z4 x' e! a%{
9 ^+ ?. ~5 i0 d6 z工程名称:带色彩恢复的视网膜增强算法实现6 n) [) v. {6 B) a" E7 m) U
修改日期:2015年11月13日10:40:24
2 Z) b- f6 G; i  t' t修改思路:5 c* z: I7 J$ X1 G  i/ m2 M5 ]+ U
测试结果:
; Q" d3 V4 \: N3 n, \8 B下一步方向:
7 ^: e% x+ \8 F; d/ K参考论文:
# R$ T- }8 I  m/ P# n' B归纳总结:
. g  d8 y; K; |( o  (1)S=L*R* m9 O9 q0 K  q; @1 C- s
  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" t- U, p1 y& m8 Z: [8 Z# C$ J
  而反射光是一个系数,有S和L的值决定。
) b) k: J  h1 A3 r' y- I) j  (2)这个算法那在水下图像处理中,有时候会产生颜色失真。8 r3 d2 m6 G( v: g4 F; K
  (3)尺度系数选择20 100 300. \/ I; c9 q  ?, i" S, t
  (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
) J/ j6 F% h8 L0 ^, f! B%}
9 S9 j6 q4 V. y5 E  Oclc! x% j' G6 t! s1 i" d
clear all;8 G% A/ o3 y/ ^' D8 S; K3 @
close all% w4 `( V( v$ W. [& ~1 E
%第一部分: 程序部分
( C; ]: L2 d2 `! d) W" pimg=imread('f:\\water1\\f6.jpg');% 修改成你的图像所在的地址; \) n* Z  ^4 `8 [! @5 s* C7 T/ _
imgr=double(img(:,:,1));0 r7 W5 G9 [- m! b( P% x7 u
imgg=double(img(:,:,2));
, [# k0 o0 p3 kimgb=double(img(:,:,3));, J" I" _6 g+ A7 X; P" r- `
mr=mat2gray(im2double(imgr)); - L/ K3 |- e7 u3 m
mg=mat2gray(im2double(imgg));
! ]/ o, U' B# ^% y; ^2 C( E7 Vmb=mat2gray(im2double(imgb));%数据类型归一化 ) e5 D  C$ c$ K  X' G
alf1=200; %定义标准差alf=a^2/2  a=20
0 `. V& U2 X* [, l8 J7 Ln=351;%模板越大越好,161的时候好像效果不是很好5 d% S% v. u& [6 Y* _4 T
n1=floor((n+1)/2);%计算中心; z/ s3 S! E& P0 X# A5 o
for i=1:n/ y9 x* I, I, m* ~8 o
    for j=1:n/ F& w/ f" c9 w+ w; L
      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
3 {& x: i' X$ z1 j. \( e3 u    end% [( l- H: [9 F( T: A1 o. \
end % & R) L2 m" w- T, i. F3 H
sum1=sum(sum(b));%7 d, N: T/ }4 L3 Q2 a
b=b/sum1;% 归一化处理
: t, X( p8 l5 M& @nr1 = double(imfilter(imgr,b,'conv', 'replicate'));% 滤波器??
5 K3 |4 U$ m8 d0 E- d9 h0 Qng1 = double(imfilter(imgg,b,'conv', 'replicate'));
* H, {" i4 X) t) }% ?2 @nb1 = double(imfilter(imgb,b,'conv', 'replicate'));%卷积滤波
+ H8 d* O+ u, w  o" pfil=cat(3,nr1,ng1,nb1);% 模糊结果
5 J# v+ F: V; ~' r# t% O# r7 e) A0 A[h0,w0]=size(imgr); / f5 @" t+ [# O4 q8 H$ j
for i=1:h0
! R  w, {5 I& R* b# g    for j=1:w0      
1 Y8 w; {+ D$ ]$ I& h3 \4 o/ l# G$ q        % 通过循环进行控制: y  `! l1 R( E) S
        if(imgr(i,j)==0)||(nr1(i,j)==0)0 S0 {6 |0 L  |4 D% O
           % 这个地方透射率必然是0' n: T6 n. U& f4 T" a. v; n) y- l: B
           yr1(i,j)=0;, }3 G( N6 i$ U6 O* H, K. B
        else 4 Z6 A  h  O" A6 p+ z0 k6 u
           yr1(i,j)=(log(imgr(i,j))-log(nr1(i,j)));% 这个地方计算的不准确啊。。。
" F7 z! l% k5 H4 R        end        
2 B% E6 T% T% p; S/ X+ J        if(imgg(i,j)==0)||(ng1(i,j)==0)
# b9 ?5 d4 m* _) x" p3 q  U           % 这个地方透射率必然是0# Q8 F3 e7 _6 ?) n$ z
           yg1(i,j)=0;* I$ R: ?1 g. ~) s3 f% v
        else
8 o4 T- x8 S8 `2 Z/ Z           yg1(i,j)=(log(imgg(i,j))-log(ng1(i,j)));
. K8 b" C4 K: r% k4 v3 y        end        
5 a8 H; [. G4 `7 B! r, Z        if(imgb(i,j)==0)||(nb1(i,j)==0)" i: R9 ~2 E4 O* J. R6 R- ]! a
           % 这个地方透射率必然是0
; ?0 }0 _/ `7 ?' p( v  b           yb1(i,j)=0;" m5 n2 L& {* i; m3 V6 I9 n9 }" t
        else 9 ^, i0 g4 @! h8 V! p
           yb1(i,j)=(log(imgb(i,j))-log(nb1(i,j)));. I1 k6 Z0 o3 I2 V: F
        end   
# Q7 F* \7 C1 B        % 不知道什么地方出现了错误( x6 \6 y: ?# d6 w& H
    end
( I' ]  f, L$ f: U/ z" dend
0 k% T; S2 n- Dalf1=5000; %定义标准差alf=a^2/2  a=100
) ?5 Q' B: @. r0 I# nn=351;%: e2 Z* P. ~* a# \6 n
n1=floor((n+1)/2);%计算中心
1 ~2 O8 N8 B7 R7 I$ s( tfor i=1:n
4 W* P! F3 Y) ^$ X$ A: A" X, K8 h    for j=1:n
8 T9 X3 Y& h8 |" A      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
* Z# I1 j9 K: Q    end
" B7 |# @1 |& B/ qend 2 S: e: w- V, Y  m0 Q" l- j
sum1=sum(sum(b));6 o( u5 I) n  _! |& ?9 T* A3 j
b=b/sum1;% ( U! Y, k/ e7 i( D* A) y
nr1 = double(imfilter(imgr,b,'conv', 'replicate'));% 滤波器??0 a/ A7 c+ ~* ^+ x
ng1 = double(imfilter(imgg,b,'conv', 'replicate'));- M+ \3 R9 `2 J6 o
nb1 = double(imfilter(imgb,b,'conv', 'replicate'));%卷积滤波* J2 F: ~7 x; ^# I( \% f& G
fil=cat(3,nr1,ng1,nb1);% 这个地方进行模糊是没有问题的% t) m! _) d, K; {% c# l# R& Q
[h0,w0]=size(imgr); ) E5 l+ d0 i  }0 g$ a9 g
for i=1:h0
" T% x5 L0 @* `! L& C    for j=1:w0      
, U1 N% L7 S2 ^. q        % 通过循环进行控制
: `& s- A1 u5 _7 S, {9 k, d        if(imgr(i,j)==0)||(nr1(i,j)==0)
( s  Q; D* d5 a8 b; H2 W* A           % 这个地方透射率必然是0
/ E5 `, B7 X9 s! c6 `           yr2(i,j)=0;' R% l7 O8 z" h5 k8 {- M* \- B
        else
: z3 R+ A$ x$ |8 ~" ], n           yr2(i,j)=(log(imgr(i,j))-log(nr1(i,j)));%
' l/ [, d/ J( G( L        end        1 M3 q2 S5 ^3 `. Z! P. v, h7 p$ q
        if(imgg(i,j)==0)||(ng1(i,j)==0)
5 a( D- o- C: F! Q' Q* Q           % 这个地方透射率必然是0
) d! S+ E  N3 v' O           yg2(i,j)=0;
1 o6 P  f  X1 S, n        else 5 {5 f* R) b  |2 v
           yg2(i,j)=(log(imgg(i,j))-log(ng1(i,j)));' Y$ S3 x% m1 `& P3 P/ N# s, k
        end        7 \: |, `% J' v5 B  e/ w
        if(imgb(i,j)==0)||(nb1(i,j)==0)
4 Q  |8 S$ y( [- K           % 这个地方透射率必然是0
! S, {$ M; y3 @  Z1 }. D' ]           yb2(i,j)=0;
+ U% `' }( Q/ Y4 O  F        else 7 A' f4 s0 `3 {- ~
           yb2(i,j)=(log(imgb(i,j))-log(nb1(i,j)));
$ s1 K! E& s- P1 X( a; G        end   
# N# l) `4 O; G% d. h    end
3 W+ `5 z6 P9 |- ^0 g; x$ vend5 l9 ?7 G3 Z! K8 \
alf1=45000; %定义标准差alf=a^2/2  a=300
; I9 p$ b6 S4 b1 Y! `' G5 r1 Wn=351;%模板的大小好像没什么大的影响
" v2 v. x# e! I$ A5 r* T7 f$ nn1=floor((n+1)/2);%计算中心1 {! W: B% s2 p# `+ X: S0 ~
for i=1:n0 y# e& p1 l# x
    for j=1:n
* M. T/ ?+ N; V/ W      b(i,j) =exp(-((i-n1)^2+(j-n1)^2)/(4*alf1))/(4*pi*alf1); %
" V7 h& A% |! t& T    end- ?5 n* A" e0 r( A4 ?/ y. z
end % . o2 m9 b5 H: \7 l4 T
sum1=sum(sum(b));% : ]  T6 p/ }% D  t
b=b/sum1;% 归一化
- b6 ^! e$ u: L: F" I) vnr1 = double(imfilter(imgr,b,'conv', 'replicate'));% 滤波器??/ z4 y: [% r$ M4 w* z* G' z2 [7 V1 A
ng1 = double(imfilter(imgg,b,'conv', 'replicate'));
- I- c$ i: t0 m7 |% V* O1 jnb1 = double(imfilter(imgb,b,'conv', 'replicate'));%卷积滤波3 r: I1 `3 {$ l3 m  Z6 p
fil=cat(3,nr1,ng1,nb1);%4 m; A& ^- d9 g
[h0,w0]=size(imgr);
4 ^# {' F( p% g: v' ]3 F( P/ D; efor i=1:h0
% ?6 F8 ]& c% \0 ?    for j=1:w0      
! c5 X% J$ I- y3 g        % 通过循环进行控制
( B" ]5 e% `/ \* R. _+ \+ M! v        if(imgr(i,j)==0)||(nr1(i,j)==0)
- H5 F/ M8 @+ m  i) e/ c           % 这个地方透射率必然是0
# W8 U* z/ J& s2 L5 J           yr3(i,j)=0;
  ~+ F! S$ v6 @2 K1 ?        else
: h0 o" U' b  V           yr3(i,j)=(log(imgr(i,j))-log(nr1(i,j)));% 这个地方计算的不准确啊。。。2 y: k( J9 I. i/ O, d+ N8 E. u- f
           % 看来还是这个地方计算有问题
* g; Y& ^% a, o6 M        end        
2 w' b4 j0 t) b. G$ G        if(imgg(i,j)==0)||(ng1(i,j)==0)
+ m* F5 l, v* e" w* n% {* I3 h) {% U           % 这个地方透射率必然是03 o1 B* O8 [! S& {2 V0 ]2 I& m
           yg3(i,j)=0;
6 h4 T3 ^- t. e; |3 G$ p& h        else $ \& ~8 C3 w6 _) H/ z
           yg3(i,j)=(log(imgg(i,j))-log(ng1(i,j)));  S6 f. ^4 O7 H6 D3 T7 @- K. I
        end        
/ d' _& j0 [8 _3 x) n        if(imgb(i,j)==0)||(nb1(i,j)==0)0 ?9 R1 p& ], E& x, x5 I6 s
           % 这个地方透射率必然是0& I- n1 o5 I& p" _  u
           yb3(i,j)=0;
# b8 x7 Q2 x# N+ W$ [        else $ F" ^4 p4 p$ U8 i4 W
           yb3(i,j)=(log(imgb(i,j))-log(nb1(i,j)));4 V7 }+ }# }! i( F6 s- G
        end   $ G2 s$ S; C+ ?: V3 w& r
        % 不知道什么地方出现了错误) G9 J  X8 V& Q1 ~
    end
0 e) B, E/ Y) l8 U4 pend
, `" Q2 i3 ~# \! F8 V% [imgout_r=(yr1+yr2+yr3)/3;% 如果不去拉伸,亮度会很低的7 O! u9 m8 u( ^
imgout_g=(yg1+yg2+yg3)/3;1 P7 F" b7 r. v( o* j) \7 m
imgout_b=(yb1+yb2+yb3)/3;
. }! p! `3 J- o$ r  l% T$ _& T# ^' u; e0 M3 C
mean_r=mean2(imgout_r);% 对视网膜增强之后的图像进行拉伸处理; b3 J7 v/ J% |/ }1 o
mean_g=mean2(imgout_g);
4 V0 n1 U2 C  ?: ymean_b=mean2(imgout_b);" p0 A, Y3 f1 d! L( }3 Y
var_r=std2(imgout_r);
9 m, Q; w' g# c( Q$ L8 Uvar_g=std2(imgout_g);
5 o/ e& v, g) I* Mvar_b=std2(imgout_b);
4 b$ E# l# c# i# {min_r=mean_r-2*var_r;  ( N9 @, L0 Z7 |6 [0 Z
max_r=mean_r+2*var_r;  
6 y5 H) Y, i/ X( T0 }' imin_g=mean_g-2*var_g;  ) r! |" A" m, V* E; F
max_g=mean_g+2*var_g; 5 V0 P7 u) H; O+ i1 f9 |0 K
min_b=mean_b-2*var_b;  
; ^) }; e$ `4 F/ E* _7 \max_b=mean_b+2*var_b;  
5 Q; P, H% h7 C& G& A* Z" L8 \imgoutr=255*(imgout_r-min_r)/(max_r-min_r);
& z0 A" Y0 N( L8 Simgoutg=255*(imgout_g-min_g)/(max_g-min_g);
$ |8 @- \+ F7 Z. S3 Jimgoutb=255*(imgout_b-min_b)/(max_b-min_b);
* p3 M3 j% X% hres_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。。( C4 k& W0 |6 {
figure/ B. V* d3 F9 j8 O
subplot(121),imshow(uint8(img)),title('原始输入图像');7 F% N2 ?& v7 i1 x  W, s
subplot(122),imshow(uint8(res_out)),title('增强之后的图像');%0 i, n7 `% d( l. U6 O: D( O( c
figure,4 n  F4 |' @! s8 }) \$ T
subplot(321),imhist(uint8(img(:,:,1))),title('原始图像直方图R');7 Q4 r8 ^. N* Y1 J+ J
subplot(322),imhist(uint8(res_out(:,:,1))),title('处理图像直方图R');, P6 Z' N% h, \8 I+ b) v+ G
subplot(323),imhist(uint8(img(:,:,2))),title('原始图像直方图G');: M7 t) t$ U! f. S% B' m2 `
subplot(324),imhist(uint8(res_out(:,:,2))),title('处理图像直方图G');
9 z) a+ E  v5 y6 J8 T% S7 Ysubplot(325),imhist(uint8(img(:,:,3))),title('原始图像直方图B');" k0 W* [* @3 C. x1 @
subplot(326),imhist(uint8(res_out(:,:,3))),title('处理图像直方图B');6 M% Z9 u4 u5 P9 m

% D3 M* Y- n& Z% u6 ]$ w3 C9 w3 F' V& L; a1 d

+ J7 k& v% @4 \$ z% ~1 h# T! ^6 b- C( m; t/ }. n6 I9 T) Y% {

0 e' F& `6 j2 ^; Y% l9 {1 S  T+ m. e# ^3 _3 x

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