基于双眼立体生理感知的图像处理方法
专利汇可以提供基于双眼立体生理感知的图像处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属 图像处理 领域，涉及一种基于双眼立体生理 感知 的图像处理方法，包括下列步骤，读取相对独立的左眼YUV色彩图像和右眼YUV色彩图像，并通过色彩空间变换把图像从YUV空间转换成符合神经中枢传输过程的对立色空间(BW、RG、BY)；把经过色彩空间变换的左眼图像和右眼图像分别进行 视野 分割；仿照双眼鼻侧视神经交叉功能，将左眼图像与右眼图像进行互换，重组左眼图像和右眼图像；采用steerable金字塔 滤波器 分别处理重组后的左眼图像和右眼图像，实现两幅图像的多通道 频率 分解；根据 对比度 灵敏度权重系数，对两幅图像的对立色空间分别进行加权处理；根据对比度掩盖参数，对两幅图像的对立色空间分别进行对比度掩盖处理。本发明模仿人体视觉系统感知立体图像的过程进行图像处理，得到的图像具有较为真实的立体感觉。，下面是基于双眼立体生理感知的图像处理方法专利的具体信息内容。
1.一种基于双眼立体生理感知的图像处理方法，包括下列步骤：
第一步、读取相对独立的左眼YUV色彩图像和右眼YUV色彩图像，并通过色彩空间变换把图像从YUV空间转换成符合神经中枢传输过程的对立色空间(BW、RG、BY)；
第二步、把经过色彩空间变换的左眼图像和右眼图像分别进行视野分割，两个图像均按图像中心分成左右两部分，设左部分为A区域，右部分为B区域，从而将两幅图像分成左眼图像A区域、左眼图像B区域、右眼图像A区域和右眼图像B区域；
第三步、将左眼图像B区域与右眼图像A区域互换，重组左眼图像和右眼图像；
第四步、采用steerable金字塔滤波器分别处理重组后的左眼图像和右眼图像，首先将图像划分成无方向的7个径向频带，舍去其中的高频子带和低频子带，对保留的5个径向频带按照频率从低到高分为0-4的5级子带，再将这5级子带分别按0、45、90、135°四个方向划分带通子带，实现两幅图像的多通道频率分解；
第五步、经过多通道频率分解处理后，设定各级子带在对立色空间(BW、RG、BY)的各个对立色通道W-B，R-G和B-Y上的对比度灵敏度权重系数，对两幅图像的对立色空间(BW、RG、BY)分别进行加权处理；
第六步、设定对立色空间(BW、RG、BY)的各个对立色通道W-B，R-G和B-Y的对比度掩盖参数，采用如下公式进行对两幅图像的对立色空间(BW、RG、BY)分别进行对比度掩盖处理：
其中，其中，f代表空间频率，β，θ代表所属带通子带的方向，n是像素点对应于带通子带中位置，a函数为像素点的像素值，K是尺度常数，b为饱和常数。
2.根据权利要求1所述的基于双眼立体生理感知的图像处理方法，其特征在于，第一步的步骤如下：
首先，根据YUV色彩转变为RGB色彩的公式，进行色彩变换：
R＝Y+1.140V
G＝Y-0.394U-0.581V
B＝Y+2.032U
再根据RGB色彩转变为LMS色彩的公式，进行色彩变换：
L＝-0.0406R+0.7675G+0.1154B
M＝-0.2271R+1.0114G+0.0927B
S＝-0.0427R+0.1562G+0.5536B
然后，通过LMS色彩转变对立色空间的公式，得到符合神经中枢传输过程的对立色空间(BW、RG、BY)：
BW＝0.99L-0.106M-0.094S
RG＝-0.669L+0.742M-0.027S
BY＝-0.212L-0.354M+0.911S。
3.根据权利要求1所述的基于双眼立体生理感知的图像处理方法，其特征在于，第五步中，对比度灵敏度权重系数的选取见下表。
子带级别 0 1 2 3 4 W-B 5 19 139 478 496 R-G 154 354 404 184 27 B-Y 125 332 381 131 28
4.根据权利要求1所述的基于双眼立体生理感知的图像处理方法，其特征在于，第六步中，对比度灵敏度权重系数的选取见下表。
b K P q W-B 6.968 0.29778 2.1158 2 R-G 21.904 0.11379 2.3447 2 B-Y 13.035 0.07712 2.2788 2
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，涉及一种基于人眼视觉特性的双眼立体视觉模型。
背景技术
人类每天通过视觉系统获得大量信息，所以对人眼视觉特性和立体视觉的研究十分重要。近些年有很多研究人员从事视觉模型的研究工作并形成了很多视觉模型，但这些模型都是针对平面单眼视觉建立的，并没有考虑立体双眼视觉的特性。
发明内容
一种基于双眼立体生理感知的图像处理方法，包括下列步骤：
第一步、读取相对独立的左眼YUV色彩图像和右眼YUV色彩图像，并通过色彩空间变换把图像从YUV空间转换成符合神经中枢传输过程的对立色空间(BW、RG、BY)；
第二步、把经过色彩空间变换的左眼图像和右眼图像分别进行视野分割，两个图像均按图像中心分成左右两部分，设左部分为A区域，右部分为B区域，从而将两幅图像分成左眼图像A区域、左眼图像B区域、右眼图像A区域和右眼图像B区域；
第三步、将左眼图像B区域与右眼图像A区域互换，重组左眼图像和右眼图像；
第四步、采用steerable金字塔滤波器分别处理重组后的左眼图像和右眼图像，首先将图像划分成无方向的7个径向频带，舍去其中的高频子带和低频子带，对保留的5个径向频带按照频率从低到高分为0-4的5级子带，再将这5级子带分别按0、45、90、135°四个方向划分带通子带，实现两幅图像的多通道频率分解；
第五步、经过多通道频率分解处理后，设定各级子带在对立色空间(BW、RG、BY)的各个对立色通道W-B，R-G和B-Y上的对比度灵敏度权重系数，对两幅图像的对立色空间(BW、RG、BY)分别进行加权处理；
第六步、设定对立色空间(BW、RG、BY)的各个对立色通道W-B，R-G和B-Y的对比度掩盖参数，采用如下公式进行对两幅图像的对立色空间(BW、RG、BY)分别进行对比度掩盖处理：
其中，其中，f代表空间频率，β，θ代表所属带通子带的方向，n是像素点对应于带通子带中位置，a函数为像素点的像素值，K是尺度常数，b为饱和常数。
作为优选实施方式，第一步的步骤如下：
首先，根据YUV色彩转变为RGB色彩的公式，进行色彩变换：
R＝Y+1.140V
G＝Y-0.394U-0.581V
B＝Y+2.032U
再根据RGB色彩转变为LMS色彩的公式，进行色彩变换：
L＝-0.0406R+0.7675G+0.1154B
M＝-0.2271R+1.0114G+0.0927B
S＝-0.0427R+0.1562G+0.5536B
然后，通过LMS色彩转变对立色空间的公式，得到符合神经中枢传输过程的对立色空间(BW、RG、BY)：
BW＝0.99L-0.106M-0.094S
RG＝-0.669L+0.742M-0.027S
BY＝-0.212L-0.354M+0.911S。
第五步中，对比度灵敏度权重系数的选取见下表：
子带级别 0 1 2 3 4 W-B 5 19 139 478 496 R-G 154 354 404 184 27 B-Y 125 332 381 131 28
第六步中，对比度灵敏度权重系数的选取见下表。
b K P q W-B 6.968 0.29778 2.1158 2 R-G 21.904 0.11379 2.3447 2 B-Y 13.035 0.07712 2.2788 2
本发明提出的图像处理方法，根据一些影响人类立体感的参数，模仿人体视觉系统感知立体图像的过程进行图像处理，因而得到的图像具有较为真实的立体感觉。在对人体视觉系统的深入研究基础上，对双眼感知立体图像的全过程加以模仿和工程重现，对图像处理有着非常重要的意义，尤其是在航空航天中的多维图像处理领域。同时有益于立体图像质量评价相应标准的制定，也有益于立体电视等相关研究。
附图说明
图1本发明的双眼立体生理感知图像处理方法流程框图。
图2本发明采用Steerable金字塔频域分解图。
具体实施方式
第一步、色彩空间变换
分别读取相对独立的左眼YUV色彩图像和右眼YUV色彩图像，并通过色彩空间变换把两幅图像从YUV空间转换成符合神经中枢传输过程的对立色空间(BW、RG、BY)。
首先，YUV信号转变成显示器的亮度值R、G、B，YUV转变为RGB的公式]为；
R＝Y+1.140V
G＝Y-0.394U-0.581V
B＝Y+2.032U
再将RGB信号转换到视网膜中L-cones.M-cones，S-cones细胞的响应，RGB转变为LMS的公式为；
L＝-0.0406R+0.7675G+0.1154B
M＝-0.2271R+1.0114G+0.0927B
S＝-0.0427R+0.1562G+0.5536B
然后，通过下列公式，转换到符合神经中枢传输过程的对立色空间，将一幅图像用人类心理认同并且可以量化的分量(亮度和色度)表示。
BW＝0.99L-0.106M-0.094S
RG＝-0.669L+0.742M-0.027S
BY＝-0.212L-0.354M+0.911S
第二步、视野分割
人类视神经纤维分裂为颞侧视神经纤维与鼻侧视神经纤维，网膜中的Ganglion神经细胞形成信号按照左右视野分为两部分被传送到视神经纤维，分别进入颞侧视神经纤维与鼻侧视神经纤维。
本发明的视野分割模仿视神经纤维分裂，把经过色彩空间变换的左眼图像和右眼图像分别进行视野分割，两个图像均按图像中心分成左右ImL(x，y)和ImR(x，y)两部分，设左部分ImL(x，y)为A区域，右部分ImR(x，y)为B区域，从而将两幅图像分成左眼图像A区域、左眼图像B区域、右眼图像A区域和右眼图像B区域四个区域。视野分割的公式如下：
其中，X为图像的像素点纵向总数
第三步、双眼鼻侧视神经交叉处理
双眼鼻侧视神经交叉处理仿照人眼中视交叉功能。右眼鼻侧视神经纤维与左眼鼻侧视神经纤维进行交叉换位，右眼鼻侧视神经纤维与左眼颞侧视神经纤维组成左视束进入大脑左半球，左眼鼻侧视神经纤维与右眼颞侧视神经纤维组成右视束进入大脑右半球。本发明此步的处理方法是：将左眼图像B区域与右眼图像A区域互换，重组左眼图像和右眼图像。
第四步、多通道频率分解
多通道频率分解模块把图像分解成多个空间频率、方向的子图像。用一组分层结构的滤波器来模拟人眼的视觉多通道特性。滤波器组的作用是仿照人眼视觉感知通道的构造，把一幅图像中的激励信号分解到不同的多个空间频率和方向上的子带中，这样每一个独立的子带信号就好像是图像对人眼视觉系统不同感知通道的激励。
参见图2，本发明使用Steerable金字塔滤波器分解拟合人眼的视觉多通道特性，利用分别调制到0、45、90、135度的steerable金字塔滤波器将每个重组后的图像分解为7个径向频带，如图2所示。首先在划分的7个径向频带中舍去高频子带和低频子带，保留其余的5个径向频带，然后将这5个径向频带，对保留的5个径向频带按照频率从低到高分为0-4的5个级别的子带，分别按0、45°、90°、135°四个方向划分带通子带，实现两幅图像的多通道频率分解。
第五步、对比度灵敏度加权
经过多通道频率分解处理后，把各子带的输出转化成对比度，进一步利用已知的视觉对比度灵敏度和对比度掩盖知识来逼近人眼视觉特性。一个子带对应一个数值，所有子带的对比度灵敏度函数综合在一起应该符合视觉心理学实验得到的CSF曲面，用五个系数对应五个径向频带的加权来逼近对比度敏感度函数。本实施例各级子带在对立色空间(BW、RG、BY)的各个对立色通道W-B，R-G和B-Y上的对比度灵敏度权重系数的选择如下表所示。
对比度灵敏度权重表
子带级别 0 1 2 3 4 W-B 5 19 139 478 496 R-G 154 354 404 184 27 B-Y 125 332 381 131 28
第六步、对比度掩盖
可以认为对比度掩盖是兴奋神经元响应受其它神经元联合响应的非线性抑制。比较直观的模拟对比度掩盖机制方法通常都是取最大值，使得信号幅度只有在超过某个阈值以后其发挥的影响才会体现出来。用某种归一化的模型将自掩盖和相邻通道掩盖视觉特性联合起来考虑的办法。这样可以模拟同方向激励之间的掩盖效应，还可以把方向不同的激励之间相互掩盖体现出来。本发明采用如下公式进行对比度掩盖：
其中，f代表空间频率，β，θ代表所属带通子带的方向，n是像素点对应于带通子带中位置，a函数为像素点的像素值，K是尺度常数，b为饱和常数，系数选择如下表。分母中对相同径向不同方向子带系数平方求和模拟了同方向以及不同方向信号之间的相互作用。
对比度掩盖参数表
b K P q W-B 6.968 0.29778 2.1158 2 R-G 21.904 0.11379 2.3447 2 B-Y 13.035 0.07712 2.2788 2
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