[發明專利]一種基于高斯混合模型的圖像增強算法

有效

• 申請號: 201410093657.7
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103914811B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 朱明;陳瑩
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 田春梅

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及一種基于高斯混合模型的圖像增強算法。

背景技術

圖像信息越來越多的被人們用來識別和判斷事物，解決實際的問題。但由于天氣亮度、曝光條件等因素，導致圖像亮度較暗甚至模糊，往往不能滿足應用的需求，這會嚴重影響到對目標的識別。這一類圖像一般呈現出灰度級比較集中，圖像的對比度低的特性，因此，提高圖像的對比度對圖像進行后期處理是非常重要的。直方圖修正技術因為其簡單易實現而受到關注。其中，直方圖均衡在提高圖像對比度方面得到廣泛應用，但目前基于直方圖均衡的增強算法容易出現亮度飽和，細節丟失或者放大噪聲的現象。

發明內容

為了提高圖像的清晰度，本發明提供了一種圖像增強技術，可以有效地提高圖像的對比度，同時能保持圖像細節并防止灰度級的過度拉伸。

本發明解決技術問題所采取的技術方案如下：

一種基于高斯混合模型的圖像增強算法包括：

第一步、將彩色圖像的亮度分量統計成直方圖，對直方圖進行混合高斯建模；

假設X為輸入圖像，數據為直方圖數據h(x)＝{h(x₁),h(x₂),...,h(x_N)}，其灰度級的概率分布為p(x)，則圖像的直方圖利用GMM構建出M個高斯聚類線性混合的形式，即

p(x)=Σn=1MP(wn)p(x|wn)---(1)]]>

式(1)中，p(x|w_n)是第n個聚類的概率密度函數，P(w_n)是第n個聚類的加權系數；

第二步、利用改進的EM算法對直方圖進行高斯混合模型估計，找到似然函數期望最大化的參數，同時自適應確定最佳的聚類數量；

上述改進的EM算法如下：

1)E步，由數據X和當前估計計算似然估計的期望值，由式(2)通過條件期望p(x|w_n)求出p(w_n|x)，再由式(3)得到最終的期望函數：