PDF《基于各向异性 Retin ex的路面图像阴影消除》

第13卷第2期 2008年 2月 中国图象图形学报 Journal of I mage and Graphics Vol .

13, No.

2 Feb. ,

2008 基金项目 :江苏省自然科学基金项目 (BK2004130) 收稿日期 :

20062032 23;

改回日期 :

20062092 29 第一作者简介 :唐磊 (1981~ ) ,男.现为南京理工大学计算机系模式识别与人工智能专业博士研究生.主要研究方向为数字图像处 理、 智能机器人、 组合导航与控制等.E2 mail: tang_lei2008@163. com 基于各向异性 Reti nex的路面图像阴影消除 唐磊赵春霞 王鸿南 邵文泽 (南京理工大学计算机科学与技术学院 , 南京 210094) 摘要路面图像中常常存在车辆 、 树木 、 建筑物等的阴影 ,给图像的特征抽取和识别带来极大的干扰 .通过分 析中心 /环绕 Retinex算法 ( center/ surround Retinex, CSR)以及现有的基于 Retinex的阴影消除算法处理阴影图像 的不足 ,提出了一种各向异性中心 /环绕 Retinex算法 ( anisotrop ic diffusion center/ surround Retinex, ADCSR) ,该算 法融入了基于偏微分方程 ( PDE)的各向异性扩散 ,并根据算法特点提出了基于" 边界性 " ( edge degree, ED )的各 向异性扩散方案 ,避免了梯度门限等参数选择的困难 ,在消除阴影的效果上和运算效率上都取得了令人满意的 结果 . 关键词 路面图像 阴影消除 各向异性 Retinex 偏微分方程 中图法分类号 : TP391.

41 文献标识码 : A 文章编号 :

10062 8961 (2008)

0220264205 Shadow Rem oval for Road Surface I mages Based on An isotropic D iffusion Retinex TANG Lei, ZHAO Chun2xia, WANG Hong2nan, SHAO W en2ze (Departm ent of Com puter Science, N anjing University of Science and Technology, N anjing 210094) Abstract There are sometimes shadows, such as cars、 trees and buildings , on road surface images, which make it difficult to abstract and recognize the features . After analyzing the shortages of Center/Surround Retinex ( CSR ) algorithm and shadow removal approaches based on Retinex in existence, an Anisotropic D iffusion Center/Surround Retinex(ADCSR) is presented to solve the p roblem. First anisotropic diffusion based on PDE is introduced to ADCSR, further a new anisotropic diffusion scheme based on "Edge Degree"( ED ) is presented, which avoids the embarrassment to select different parameters such as gradient threshold. Theoretic analysis and experimental results show that the effectiveness of the approach. Keywords road surface image, shadow removal, anisotrop ic diffusion, Retinex, PDE

1 引言路面病害的自动检测是道路养护事业中的一个 重要课题.目前的自动检测主要是通过图像采集系 统采集路面图像并对图像进行特征抽取和识别来实 现.但路面图像中往往会存在车辆、 树木、 建筑物等 的阴影 ,这些阴影对病害检测和分割带来极大的干 扰.因此 ,设计有效的算法消除图像中的阴影是很 有必要的. Retinex理论是由 Land于20世纪 70年代提出 的一种基于颜色恒常知觉的计算理论 [

1 ] ,目前被广 泛应用于图像的增强、 恢复等方面 ,其中一个很重要 的应用就是光照补偿 [

2 ] .通过对图像进行光照补 偿 ,可以平衡图像的整体灰度 ,获取图像中较暗区域 的细节 ,同时也能保持原有较亮区域的细节.但Retinex理论假设空间的照度变化是缓慢的 ,当图像 中出现阴影时 ,由于在阴影边界处照度急剧变化 , 第 2期 唐 磊等 :基于各向异性 Retinex的路面图像阴影消除

265 Retinex算法将导致阴影边界附近模糊 ,算法失效. 通过对图像的遍历并对不同亮度区域设定不同权 值,Retinex 算法可以对阴影的消除取得一定 效果[3,