基于Retinex模型的弱光图像联合去噪与增强(序列分解)

一、文章摘要概述

文章的题目是:
《Joint Enhancement and Denoising Method via Sequential Decomposition》
  这是一篇2018年北大-刘家瑛团队一篇会议文章。基于Retinex模型,同样是针对分解后照明图对比度、细节增强和反射图存在的密集噪声问题,在上一篇博客中介绍了一种全变差优化模型,通过ADM依次迭代更新照明图和反射图得到最优解即为增强图像,但是考虑到原始图像II通过通道最大值得到的初始照明图LL基本上是光滑的,而密集噪声几乎都留在了反射图RR,所以使用ADM轮流更新LLRR时,会对照明图LL带来噪声并对细节信息造成破坏。基于此,文章提出一种序列评估模型,分别估计LLRR,最后将评估后反射图R^\widehat{R}和伽马矫正照明图L^\widehat{L}合并得到增强图像。

二、序列分解模型

序列评估整体框架图:
基于Retinex模型的弱光图像联合去噪与增强(序列分解)
分别评估照明图LL和反射图RR的序列方程为:
argminLLL^F2+αL1\underset{L}{argmin}\left \| L-\widehat{L} \right \|_{F}^{2}+\alpha \left \| \bigtriangledown L \right \|_{1}argminRRS/LF2+βWRF2+ωRGF2\underset{R}{argmin}\left \| R-S/L \right \|_{F}^{2}+\beta \left \| W\circ \bigtriangledown R \right \|_{F}^{2}+\omega \left \| \bigtriangledown R-G \right \|_{F}^{2}上式中,α\alphaβ\betaω\omega为系数表示每一项的重要程度,F\left \| \cdot \right \|_{F}1\left \| \cdot \right \|_{1}分别表示F-norm和1-norm,\bigtriangledown表示一阶微分算子,\circ//分别表示点乘和点除操作,WW是原图SS的权重矩阵,GG是原图SS的调整梯度。
以上各项分别代表:

  • LL^F2\left \| L-\widehat{L} \right \|_{F}^{2}:初始照明图LL和照明估计L^\widehat{L}之间的保真度。
  • L1\left \| \bigtriangledown L \right \|_{1}:照明图局部平滑度。
  • RS/LF2\left \| R-S/L \right \|_{F}^{2}:初始反射图S/LS/L和反射图估计RR的保真度。
  • WRF2\left \| W\circ \bigtriangledown R \right \|_{F}^{2}:调节反射估计RR的空间平滑度。
  • RGF2\left \| \bigtriangledown R-G \right \|_{F}^{2}:反射估计RR和原图SS的距离约束,调节全局对比度。

假设三通道共享照明图或者假设三通道具有相同的反射率。在YUV颜色空间中,设置YY通道作为初始照明估计L^\widehat{L}
考虑到权重矩阵的区域平滑性,WW公式为:
W=1S+ϵW=\frac{1}{\left |\bigtriangledown S +\epsilon \right |}

待续…

三、效果展示

1、源码

2、个人总结