[發(fā)明專利]一種基于圖像均方差的圖像對比度增強(qiáng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810044769.8
• 申請日: 2008-06-23
• 公開（公告）號: CN101303765A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 四川虹微技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京市路盛律師事務(wù)所
• 代理人: 溫利平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理與視頻顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圖像對比度增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

圖像對比度增強(qiáng)是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中的一個重要技術(shù)之一，通過調(diào)節(jié)圖像灰度級的分布，可以增加各個像素之間的視覺距離，使模糊的目標(biāo)容易辨識，提高圖像的觀看質(zhì)量。直方圖均衡化是圖像對比度增強(qiáng)中使用最頻繁的方法，它具有使圖像灰度自動覆蓋整個灰度范圍的特點(diǎn)。其灰度變換公式為式中r為待增強(qiáng)圖像的灰度級，s為增強(qiáng)后圖像的灰度級，T為灰度級變換函數(shù)，P_r(r)為灰度級r的概率。雖然拉伸了灰度級之間的距離，但直方圖均衡化的原理決定了它存在必然的缺陷：比如待增強(qiáng)圖像中有一個灰度級出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)大于其它灰度級出現(xiàn)的概率，這個灰度級增強(qiáng)后與前面的灰度級的距離被拉開很遠(yuǎn)，這樣必然會屏蔽掉一些灰度級同時也會引起圖像的過增強(qiáng)。另外，一些出現(xiàn)概率小的灰度級會被其附近出現(xiàn)概率大的灰度級兼并掉，這樣會導(dǎo)致圖像一些細(xì)節(jié)的丟失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針對直方圖均衡化存在的過增強(qiáng)和細(xì)節(jié)丟失等問題提出了一種基于圖像均方差的對比度增強(qiáng)方法。

首先根據(jù)實(shí)驗，統(tǒng)計了一系列圖像的均方差分布，發(fā)現(xiàn)存在這樣一個規(guī)律：對比度好的圖像，其均方差都在某個均方差門限值T(優(yōu)選T＝55)以下，而均方差大于該均方差門限值T的圖像對比度差，圖像內(nèi)容不易分辨。

其次，因為圖像的主要內(nèi)容都集中在圖像灰度平均值附近，而均方差描述的是圖像灰度級較平均灰度級的發(fā)散程度，均方差越大說明圖像灰度級分布廣，圖像的主要結(jié)構(gòu)和圖像細(xì)節(jié)不易辨識。對這種圖像需要進(jìn)行增強(qiáng)，通過變換灰度級分布控制它的方差大小以達(dá)到增強(qiáng)圖像的目的。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于圖像均方差的圖像對比度增強(qiáng)方法，包括以下步驟：

a.輸入圖像；

b.計算圖像的均方差σ；

c.根據(jù)均方差與預(yù)先設(shè)置的均方差門限值T＝55的大小關(guān)系，決定對輸入圖像的下一步處理方式；

d.若圖像的均方差σ小于或等于均方差門限值T，說明圖像本身對比度較好，則只對圖像進(jìn)行簡單的邊緣銳化處理；

e.若圖像的均方差σ大于均方差門限值T＝55，則對圖像的灰度級進(jìn)行變換以控制圖像的均方差σ，本步驟中對圖像的灰度級進(jìn)行變換以控制圖像的均方差σ的具體方法為：

e1.按照圖像灰度平均值Mean，將整幅圖像分為兩個灰度區(qū)間，所有小于Mean的灰度級構(gòu)成暗區(qū)，而所有大于Mean的灰度級構(gòu)成亮區(qū)；

e2.仿照公式計算圖像暗區(qū)和亮區(qū)的灰度平均值，記為Mean_l和Mean_h；

e3.為了使增強(qiáng)后圖像適合人眼觀察，將輸入圖像灰度平均值映射到灰度級127上；另外為了讓增強(qiáng)后圖像的均方差小于55，分別將暗區(qū)和亮區(qū)的灰度平均值映射到灰度級82和172上，這樣增強(qiáng)圖像就可以劃分為目標(biāo)區(qū)間[0，82]、[83，127]、[128，172]和[173，255]；

e4.假設(shè)Min為輸入圖像最小灰度，Max為輸入圖像最大灰度，對應(yīng)步驟e3，可得到四個灰度影射源區(qū)間，分別是[Min，Mean_l]、[Mean_l+1，Mean]、[Mean+1，Mean_h]和[Mean_h+1，Max]，若四個灰度影射源區(qū)間映射到目標(biāo)區(qū)間上，增強(qiáng)后圖像的均方差超過55，則調(diào)整四個影射源區(qū)間，調(diào)整方法為：將第一灰度區(qū)間[Min，Mean_l]調(diào)整為[Min，gray1]，調(diào)整后的灰度區(qū)間滿足在范圍[Min，gray1]上的像素點(diǎn)個數(shù)在灰度范圍[Min，Mean_l]上像素點(diǎn)個數(shù)的2/3；同理調(diào)節(jié)灰度范圍[Mean_h+1，Max]為[gray2，Max]；這樣剩下兩個灰度區(qū)間[Mean_l+1，Mean]調(diào)節(jié)為[gray1+1，Mean]、[Mean+1，Mean_h]調(diào)節(jié)為[Mean+1，gray2-1]。

本發(fā)明的有益效果具體表現(xiàn)在以下方面：本發(fā)明首先計算輸入圖像的均方差，在將均方差與預(yù)設(shè)的均方差門限值T比較，如果均方差小于門限值T，則圖像對比度較好，只需進(jìn)行簡單的邊緣銳化：將圖像分為高頻和低頻成分，在處理高頻成分前需要去除高頻中的噪聲，否則增強(qiáng)后將向圖像引入明顯噪聲；若均方差大于門限值T，通過輸入圖像灰度的區(qū)間劃分，然后分區(qū)間進(jìn)行灰度變換達(dá)到將增強(qiáng)圖像均方差控制在55以內(nèi)。本發(fā)明增強(qiáng)后的所有圖像具有很好的對比度，同時克服了其它增強(qiáng)算法引入噪聲和過增強(qiáng)的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的為本發(fā)明圖像對比度增強(qiáng)的流程圖。

圖2是均方差小于或等于門限值T的圖像銳化處理流程圖。