[發明專利]一種基于伽馬變換的快速圖像增強方法

有效

• 申請號: 201710637673.1
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107527333B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 葉志偉;張旭;楊娟;陳宏偉;劉偉;宗欣露;王春枝;蘇軍
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40;G06T5/00
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;劉國斌

1.一種基于伽馬變換的快速圖像增強方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1：輸入待進行增強的原始圖像S，用f(i,j)表示原始圖像在像素點(i,j)處的灰度值，讀取原始圖像S各個像素點的灰度值；

步驟2：讀取原始圖像S的各點灰度值，統計各個灰度級k出現的次數，記為G(k)，其中，灰度級k的取值范圍為0-255，得到原始圖像的灰度直方圖T；

步驟3：利用原始圖像的灰度直方圖T，設定對灰度直方圖T進行插值的步長step，對于灰度直方圖T上的灰度級k，根據步長step對原始圖像的灰度直方圖T進行插值平滑處理，得到平滑后的灰度直方圖T'，再次統計各個灰度級k出現的次數，記為G(k)'，掃描G(k)'，得到平滑后圖像的最大灰度值G_max和最小灰度值G_min，并將平滑處理后的圖像進行歸一化處理記為I'，將圖像的灰度值變換到[0,1]區間；

步驟4：根據步驟3得到的歸一化后的圖像I'，對于灰度級k從0到255，再次掃描G(k)'，經過統計學方法得到歸一化后的圖像I'中的灰度值的中位數M_edian、灰度值的眾數M_ode和平均灰度值M_ean；

步驟5：根據步驟4得到的灰度值的中位數M_edian、眾數M_ode和平均灰度值M_ean，比較這三個統計量的大小關系，若眾數M_ode中位數M_edian平均灰度值M_ean，則將γ值的取值范圍定為大于1，即γ∈(1，Gm)；若平均灰度值M_ean中位數M_edian眾數M_ode，則將γ值的取值范圍定為小于1，即γ∈(0，1)；

步驟6：根據步驟5中得到的初步確定的γ值的取值范圍，設定一個變量p，當γ∈(1，Gm)時，設為p＝1；當γ∈(0，1)時，設為p＝0.1；在γ值的取值區間中按照數值間隔p取定γ的值，對每一個取到的γ值計算相應的評價值，取評價值最優的γ值；

步驟7：根據步驟6所得的最優的γ值對經過歸一化處理后的圖像I'進行伽馬變換處理，并對伽馬變換處理后的增強圖像進行反歸一化處理；

步驟8：輸出增強后的圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于伽馬變換的快速圖像增強方法，其特征在于：所述步驟4中，中位數M_edian是指在灰度直方圖T'中所有像素按照按灰度值從0到255排列的中間值，即中位數M_edian是把數據較高的一半與較低的一半分開的值，M_edian∈(0,255)；眾數M_ode是指在灰度直方圖T'中數量最多的灰度級，即M_ode＝max(G(k)')，其中G(k)'是指灰度級k出現的次數；灰度平均值M_ean是指灰度直方圖T'中所有像素點灰度值的平均值，采用的公式如下：

其中f(i,j)'表示像素點(i,j)經過灰度直方圖平滑后的灰度值，M、N是指原圖像S的寬和高。

3.根據權利要求1所述的一種基于伽馬變換的快速圖像增強方法，其特征在于：所述步驟5中，取Gm＝10。

4.根據權利要求1或3所述的一種基于伽馬變換的快速圖像增強方法，其特征在于：所述步驟5中，圖像像素的灰度值分布是不對稱的，表現在灰度直方圖中的數據是正傾斜的，或者是負傾斜的；當眾數M_ode中位數M_edian平均灰度值M_ean時表現為正傾斜數據，是指圖像灰度值集中在較小的灰度級中，即圖像偏暗，因此初步將γ值的取值范圍定為大于1，即γ∈(1，Gm)，此時圖像的高灰度區域對比度將得到增強；當平均灰度值M_ean中位數M_edian眾數M_ode時表現為負傾斜數據，是指圖像灰度值集中在較大的灰度級中，即圖像偏亮，因此初步將γ值的取值范圍定為小于1，即γ∈(0，1)，此時圖像的低灰度區域對比度將得到增強。