[科普中国]-本征图像

基本概念本征图像

本征图像，是指将一幅图像分解成两个部分——反射图和照射图（或称本色图和高光图），这两幅由分解得到图像就是原图像的本征图像1。

照射图照射图（Shading image），或称高光图，是反应原图像光照情况的图像2。

反射图反射图（Reflectance image），或称本色图，是指在变化的光照条件下能够维持不变的图像部分。反射图是原图像去掉高光后的图像2。

公式表示原始图像、反射图、照射图三者的关系可以由公式表示出来：

其中，I表示原图像，R表示反射分量，S表示照射分量。推导过程省略。

图像获取获取原始图像的本征图像的方法有很多，对不同的图像形式：单张图像和图像序列，提取方法是不同的。

Retinex理论该理论假设图像满足局部一致性，理论的核心假设一个大的导数很可能意味着图像块边界处反照率，另一方面，图像上较小的导数很可能是由亮度变化引起的3。

其中，图像块是由指反照率相同或相近的图像区域组成的。

图像序列法Weiss在论文中研宄了本征图分解问题的一个简化方面,如果已有同一场景在不同光照下的一个图像序列,那么可以在获得这一序列图像的基础上求解亮度本征图和反照率本征图4。

该方法的原理是在普遍自然图像中，梯度滤波的结果是稀疏的。在此基础上，假设梯度滤波的先验分布是拉普拉斯分布，那么使用极大似然估计可以完成本征图像分解。

其他分解方法还有其他的分解方法，如基于纹理、基于深度信息、基于机器学习等。

意义和使用本征图像概念的引入，有利于对图像进行更好的分析和目标分割。

原始图像的亮度往往是由环境光照所影响的，而物体本身的材质信息与光照情况无关。

在反射图中，主要表现了原图像的颜色信息和目标材质信息，其中高光区域和非高光区域之间的边界得以消除，而物体之间的边界依然存在，此时因为去除了光照的影响，可以更容易的对不同目标进行分割；而照射图可以提供物体形状的信息。