31、夜间图像增强与非接触式心率检测技术研究

夜间图像增强与非接触式心率检测技术研究

1. 夜间图像增强技术

在夜间图像的处理中，增强图像应有利于人眼和计算机的快速观察。基于相关研究，我们选择在空间域处理亮度。

1.1 前置调整模型

图像像素的颜色可以在RGB颜色空间和HSI颜色空间中用向量表示。在HSI颜色空间中，H代表色调，S是饱和度，I表示强度。夜间条件对图像亮度影响较大，对色调影响较小，且亮度分量与颜色信息无关，可在HSI模型中单独处理，所以选择在HSI模型中处理图像。

从RGB到HSI模型的像素颜色转换公式如下：
- (H = \begin{cases} h, & B \leq G \ 360 - h, & B > G \end{cases})
- (S = 1 - \frac{3}{(R + G + B)} [\min(R, G, B)])
- (I = \frac{1}{3} (R + G + B))

假设R、G、B的值归一化到区间[0, 1]，则S和I的值为[0, 1]，H的值为[0, 360]，h的值为：
(h = \arccos \frac{\frac{1}{2} [(R - G) + (R - B)]}{[(R - G)^2 + (R - B)(G - B)]^{\frac{1}{2}}})

这种转换使亮度分量可在后续算法中单独处理，大大简化了计算。在低光图像中，假设坐标(x, y)处像素的归一化亮度为(f_n(x, y))，调整后的亮度为(g_n(x, y))，它们的值都在[0, 1]之间。低光恢复过程可看作归一化图像亮度(f_n(x, y))通过变换函数(T_r)，即：