[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)圖像增強(qiáng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110218768.2
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102314673A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓希珍;趙建
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 王立偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)圖像增強(qiáng)方法。屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

圖像增強(qiáng)主要是增強(qiáng)圖像的亮度以及對比度，突出所需要的信息。圖像增強(qiáng)是改善圖像質(zhì)量和視覺效果的重要手段，為圖像的后續(xù)處理和視頻跟蹤等提供了良好的條件。隨著多媒體數(shù)字視頻技術(shù)的迅速發(fā)展，圖像增強(qiáng)已經(jīng)成為一個重要的問題。?

目前圖像增強(qiáng)方法比較多，主要包括空域法和頻域法。空域法主要包括灰度變換、直方圖均衡化、拉普拉斯銳化等；頻域法主要包括同態(tài)濾波、小波變換等。這些方法的具體介紹如下：?

(1)灰度變換。灰度變換是將原始圖像f(x，y)中的灰度r映射成增強(qiáng)圖像g(x，y)中的灰度s，使得圖像灰度的動態(tài)范圍得以擴(kuò)展或壓縮，從而增強(qiáng)圖像對比度。常用的灰度變換有：線性變換，分段線性變換和非線性變換，其中常用的非線性變換有指數(shù)變換、對數(shù)變換以及指數(shù)和對數(shù)的組合變換。?

(2)直方圖均衡化。直方圖均衡化實質(zhì)是對圖像中像素數(shù)多的灰度級進(jìn)行拓寬，而對像素數(shù)少的灰度級進(jìn)行縮減，從而達(dá)到調(diào)節(jié)圖像亮度和對比度的目的。輸出圖像的概率密度函數(shù)累積等于輸入圖像的概率密度函數(shù)累積，且輸出圖像的概率密度函數(shù)保持均勻分布。?

(3)拉普拉斯銳化。拉普拉斯算子是一種微分算子，它可增強(qiáng)圖像邊緣信息，即灰度值突變的區(qū)域。拉普拉斯銳化是圖像銳化處理的最直接最簡單的處理方法，可以增強(qiáng)圖像的邊緣，使模糊圖像更加清晰。?

(4)同態(tài)濾波。同態(tài)濾波方法是利用圖像的光照特性，減少光照不均勻?qū)D像產(chǎn)生的影響。同態(tài)濾波根據(jù)照度-反射度模型理論，將圖像看成是照度和反射度兩部分的乘積。先將圖像變換到頻域，再利用照度-反射度模型進(jìn)行處理，并通過灰度范圍的擴(kuò)展和壓縮來改進(jìn)圖像的視覺效果。根據(jù)其高通濾波函數(shù)的不同可以將同態(tài)濾波分為高斯型同態(tài)濾波、巴特沃斯型同態(tài)濾波和指數(shù)型同態(tài)濾波。?

(5)小波變換。小波變換可以將信號分解成一系列具有不同的分辨率、頻率特性和方向特性的子帶信號。小波變換對二維圖像使用一個高通濾波器和一個低通濾波器，在不同尺度上進(jìn)行小波分解，將分解后的低頻分量通過小波合成得到增強(qiáng)圖像。?

在對這些增強(qiáng)方法的研究和實踐過程中發(fā)現(xiàn)：這些方法都具有一定的局限性，不具有魯棒性。灰度變換法雖然簡單，但容易丟失信息；直方圖均衡化對部分偏暗和偏亮的圖像增強(qiáng)效果不好，且容易放大噪聲；拉普拉斯銳化只能增強(qiáng)圖像邊緣而不能增強(qiáng)圖像的亮度和對比度；同態(tài)濾波可以增強(qiáng)圖像的亮度但對圖像的對比度增強(qiáng)效果不理想；小波變換同樣對圖像的對比度增強(qiáng)效果不夠理想且計算復(fù)雜，難以用于實時增強(qiáng)系統(tǒng)中。針對以上方法的局限性，本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)圖像增強(qiáng)方法。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的圖像增強(qiáng)方法的局限性，如對部分偏暗和偏亮的圖像增強(qiáng)效果不理想，易放大噪聲，計算復(fù)雜等不足，本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)圖像增強(qiáng)方法，不僅可以增強(qiáng)低對比度圖像，還可以增強(qiáng)部分偏暗和偏亮圖像，計算簡單，可以用于實時圖像增強(qiáng)系統(tǒng)中。?

本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)圖像增強(qiáng)方法，包括如下步驟：?

1、根據(jù)圖像的灰度級范圍，設(shè)定閾值；?

2、小于閾值則進(jìn)行自動色階增強(qiáng)；?

3、大于閾值則進(jìn)行基于直方圖均衡及反均衡變換的方法增強(qiáng)。?

所述小于閾值則進(jìn)行自動色階增強(qiáng)包括：?

a、對圖像進(jìn)行直方圖統(tǒng)計，灰度級的像素個數(shù)大于20的視為有效灰度級，根據(jù)所有有效灰度級得出最大灰度級k_max和最小灰度級k_min；?

b、設(shè)原圖像的各灰度級為k，k＝k_min，L?k_max。將原圖像的灰度級擴(kuò)展到整個灰度范圍，即增強(qiáng)圖像的灰度級映射函數(shù)為?

c、設(shè)r和s分別代表原圖像和增強(qiáng)圖像的灰度值，按照灰度級映射函數(shù)，得出增強(qiáng)圖像的各灰度值s_(i，j)＝T(r_(i，j))，其中(i，j)表示第i行j列；?

所述大于閾值則進(jìn)行基于直方圖均衡及反均衡變換的方法增強(qiáng)包括：?

a、設(shè)圖像的像素總數(shù)為n，圖像中出現(xiàn)第k級灰度的次數(shù)是n_k，灰度級總數(shù)目為l，則直方圖均衡化的映射函數(shù)為：?k＝0，1，2...l-1；?

b、反均衡變換的映射函數(shù)為：?k＝0，1，2...l-1；?