1.一种结合注意力机制和Retinex模型的低光图像增强方法,其特征在于:包括以下步骤:建立信息提取网络Decomposition‑Net、反射率恢复网络Restore‑Net和光照调节网络Adjust‑Net;
在分解阶段,通过Decomposition‑Net将成对的低光图像和正常光图像分解为反射率和光照 ,表示为 ;
在反射率恢复阶段,通过Restore‑Net来恢复反射率和抑制隐藏的噪声,并在的引导下以区域自适应的方式实现反射率恢复,表示为 ;
在光照调节阶段,使用Adjust‑Net来对光照进行调节,并使用重建的反射率和低照度共同联合预测图像的照度层,这种联合预测利用了注意力信息,使光照调整达到更好的效果,表示为 ;
建立三个子网分别对 进行建模;
所述信息提取网络包括:
图像分解网络:用于从图像中同时提取反射率和光照;
注意力网络:通过Attention‑Net来提取图像的注意力图 来检测曝光不足的程度,并在Restore‑Net阶段用其引导反射率恢复网络;
所述反射率恢复网络包括:
Residual in Residual模块,RIR模块利用深度残差为反射率恢复网络提供了强大的像素调整能力,有效地抑制噪声和进行色彩校正;
Attention Residual in Residual模块,首先利用两个两层卷积从 中提取特征和 ,然后利用卷积层通过RIR模块从 中提取特征 ,最后通过 先乘以 再加上 的方式对 三个特征进行融合,融合后再通过卷积操作得到ARIR模块的输出;
损失函数表示为如下:
,
其中 为权重系数, 为均方误差, 为结构相似性指数, 为梯度损失, 为反射率;
所述光照调节网络,首先利用U‑Net从 中提取特征,其次,利用两层卷积从增强比率和 中提取特征,将此特征与U‑Net提取的特征进行融合后再进行卷积得到调整后的光照,并通过Sigmoid层将光照调节网络的结果 限制在[0,1]之间;最后,利用恢复的反射率 和调整的光照 按照逐元素倍乘来进行重建,最终的预测结果 。
2.根据权利要求1所述的一种结合注意力机制和Retinex模型的低光图像增强方法,其特征在于,其中,所述图像分解网络包括用于约束的损失函数;
所述损失函数由反射率相似性损失、光照平滑度损失、相互一致性损失、重建损失组成。
3.根据权利要求2所述的一种结合注意力机制和Retinex模型的低光图像增强方法,其特征在于,所述反射率相似性损失的计算公式为:,
其中, 表示反射率相似性, 表示2范数所述光照平滑度损失的计算公式为:
,
其中, 表示光照平滑度,表示一阶导数算子, 表示1范数,表示绝对值算子,表示低光图像, 表示正常光图像,为正常数;
所述相互一致性损失的计算公式为:
,
其中, 表示相互一致性,为参数
所述重建损失的计算公式为:
,
Decomposition‑Net将输入图像分解成反射率和光照,对这两部分分量进行重建时也应该得到输入图像,我们用 进行表示;
因此,图像分解网络的总损失函数表示为:,
其中, 分别是反射率相似性损失、光照平滑度损失、相互一致性损失的权重系数。
4.根据权利要求1所述的一种结合注意力机制和Retinex模型的低光图像增强方法,其特征在于,所述光照调节网络阶段的损失函数表示为:,
其中 为权重系数, 为光照。