夜行性昆虫の視覚神経系の機能に学んだ瞬時暗視アルゴリズムの開発

从夜行性昆虫视觉神经系统的功能中学习的瞬时夜视算法的开发

基本信息

批准号：
22KJ2342
负责人：
向田眞志保
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2342/
关键词：
画像処理コントラスト強調エッジ強調暗視アルゴリズム

项目摘要

本研究の目的は夜行性昆虫の視覚神経系の機能に基づき，暗い環境で撮影された映像の視認性・明視性を劇的に向上させる暗視アルゴリズムの開発である．夜行性昆虫の暗視機能には，適応的な信号強調，エッジ強調，ノイズ抑制がある．これらの機能を踏まえて，適応的な信号強調処理として画素の値に応じて画像の明るさを変化させるアルゴリズムを新たに開発した．このアルゴリズムは色相保存戦略を取り入れた暗視アルゴリズムに応用した．色相保存戦略を取り入れた暗視アルゴリズムにおいては，植田らが提案したRGB色空間の等色相平面を用いた．RGB色空間の等色相平面上で適応的な信号強調処理を行うことで，入力画像の色合いを保ちつつ画像の視認性を劇的に改善させることに成功した．従来の暗視アルゴリズムは深層学習が応用されており，高性能なハードウェア（グラフィックボード）を必要とする．今回開発したアルゴリズムは点処理をベースに構築し，高性能なハードウェアを必要としない．さらに，視覚的および数値的な画質の評価も従来の暗視アルゴリズムと比較して良好な結果を得ており，開発したアルゴリズムの有効性が確認できた．これらの成果は国際学会において口頭で発表を行った．夜行性昆虫の暗視機能の一つであるエッジ強調については，コントラストとエッジを同時に強調する田中らのS字関数を用いた多重スケール画像強調法を採用した．また，RGB色空間の等色相平面上でエッジ強調処理を実現するために，色域問題に着目しその改善を行った．この成果は国内学会において口頭で発表を行った．また，ノイズ抑制については明るさに応じて画像の平滑化度合いを変えるアルゴリズムを新たに開発した．適応的な信号強調処理，エッジ強調処理，ノイズ抑制処理，これらすべてを暗視アルゴリズムに応用した．この研究成果は国内学会において口頭で発表を行った．

这项研究的目的是开发一种夜视算法，该算法会根据夜间昆虫的视觉神经系统的功能极大地提高在黑暗环境中捕获的图像的可见性和可见性。夜视昆虫的夜视功能包括自适应信号增强，边缘增强和抑制噪声。考虑到这些功能，我们开发了一种新算法，该算法根据像素值作为自适应信号增强过程改变图像的亮度。该算法应用于包含色相保护策略的夜视算法。在结合色调守恒策略的夜视算法中，Ueda等人提出的RGB色彩空间的等级平面。通过在RGB颜色空间的同一色调平面上执行自适应信号增强处理，我们成功地改善了图像的可见性，同时保持了输入图像的色彩。传统的夜视算法应用深度学习并需要高性能硬件（图形板）。这次开发的算法基于点处理，不需要高性能硬件。此外，与传统的夜视算法相比，视觉和数值图像质量评估也很好，证实了发达算法的有效性。这些结果在日本国际学会口头呈现。为了强调边缘，这是夜视昆虫的夜视功能之一，我们使用了田中等人的S形功能采用了多尺度图像增强方法，同时强调了对比度和边缘。此外，为了在RGB颜色空间的同一色调平面上实现Edge增强处理，我们专注于颜色范围问题并进行了改进。该结果是在国内学术会议上口服的。此外，我们开发了一种用于抑制噪声的新算法，该算法会根据亮度改变图像的平滑程度。自适应信号增强处理，边缘增强处理，抑制噪声处理，所有这些都应用于夜视算法。这项研究的结果是在日本学术会议上口服的。