[發明專利]一種自適應的灰度圖像增強系統

有效

• 申請號: 201710367541.1
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107274356B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 劉興高;蔣雅萍;王雅琳;陽春華;桂衛華;劉平;王忠;徐盛虎;覃偉中;陳齊全;謝道雄
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種自適應的灰度圖像增強系統，該系統由圖像讀入模塊、圖像預處理模塊、參數尋優模塊、圖像增強與輸出模塊組成。系統首先將輸入的灰度圖像歸一化，然后采用變換公式來增強灰度圖像，變換公式中的參數通過改進的智能優化方法來確定。改進的優化方法加入了分群操作，能夠防止優化過程陷入局部最優。同時，改進的優化方法中，更新公式中的壓縮因子根據迭代計數自適應地改變，提高了算法的收斂性能。采用改進的智能優化方法，系統可以快速準確地確定最優參數，然后對灰度圖像進行增強操作并最終輸出。系統具有增強效果好，運行效率高的特點。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體地，涉及一種自適應的灰度圖像增強系統。

背景技術

圖像增強是圖像處理的一個重要分支，其目的是改善圖像的視覺效果，針對給定圖像的應用場合，有目的地強調圖像的整體或局部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強調某些感興趣的特征，擴大圖像中不同物體特征之間的差別，抑制不感興趣的特征，使之改善圖像質量、豐富信息量，加強圖像判讀和識別效果，滿足某些特殊分析的需要。

圖像增強技術分為空域方法和頻域方法兩大類?？沼蚍椒ㄓ袑Ρ榷壤?、直方圖均衡、直方圖變換以及基于優化的增強方法。頻域方法把圖像視為波，然后再利用信號處理手段來處理圖像，有傅里葉變換、小波變換、連續曲波變換、輪廓波變換。但是目前大部分方法都不能根據圖片的特點自適應地選擇不同的圖像增強變換，而少部分基于優化的增強方法的優化算法存在缺陷，導致增強結果并不是最好的，同時優化效率與系統運行效率較低。

發明內容

為了克服目前灰度圖像增強方法中增強結果非最優、運行效率較差的不足，本發明目的在于提供一種增強效果好、運行效率高的自適應灰度圖像增強系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種自適應的灰度圖像增強系統，該系統由圖像讀入模塊、圖像預處理模塊、參數尋優模塊、圖像增強與輸出模塊組成；其中：

圖像讀入模塊讀入一幅像素為M×N的灰度圖像I，并將其輸入圖像預處理模塊；灰度圖像I＝{f(x,y)}，其中x＝1,2,…,M，y＝1,2,…,N，f(x,y)代表像素點(x,y)的灰度值，f(x,y)∈[L_min,L_max]，L_min,L_max分別表示讀入的灰度圖像的灰度值的最小值和最大值；

圖像預處理模塊對讀入的灰度圖像進行歸一化處理后，將結果輸入參數尋優模塊；像素點(x,y)經過歸一化以后的像素值為f'(x,y)：

參數尋優模塊初始化種群規模為N_s的粒子群，隨機生成維度為2的粒子i的初始位置x_i＝(x_i1,x_i2)和初始速度v_i＝(v_i1,v_i2)，i＝1,2,...,N_s；其中x_i1,x_i2∈[0,10]，v_i1,v_i2∈[-10,10]，種群規模N_s＝30～100；然后按以下方法進行迭代，初始時迭代計數t＝0：

(1)按公式(2)對每個像素點進行圖像增強變換：

其中，F(x,y)為像素點(x,y)經過增強變換以后的像素值；u為讀入的灰度圖像歸一化后的灰度值，即u＝f'(x,y)，u∈[0,1]；a,b為待優化的參數，用粒子的位置狀態表示，a＝x_i1，b＝x_i2，a,b∈[0,10]；q為灰度增強變換公式中的積分變量；

(2)按照公式(3)獲取所有粒子的適應度值fitness(a,b)：