[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

本發明公開了一種基于伽馬變換的快速圖像增強方法，方法包括：輸入待增強圖像，統計圖像的灰度直方圖；接著利用插值法對原始圖像灰度直方圖進行平滑處理；然后根據平滑以后的直方圖統計圖像灰度值的平均值，圖像灰度值的眾數，圖像灰度值的中位數；根據這三個指標值的大小關系，預判斷伽馬變換中的γ的取值范圍，然后利用局部遍歷法確定最優的γ值；最后根據最優的γ值對圖像進行增強處理并輸出增強后的圖像。本發明自適應的快速的獲得伽馬變換的γ值，實現了快速的圖像自適應增強，使圖像增強算法有更高的效率和更好的圖像質量，是一種快速自適應的圖像增強方法。

技術領域

本發明屬于圖像處理領域，具體涉及一種基于伽馬變換的快速圖像增強方法。

背景技術

圖像增強作為圖像處理的重要內容之一，其宗旨在于通過一定的手段對原圖像進行適當的變換，盡可能多的突出圖像中用戶感興趣的特征，并抑制圖像中某些無關緊要的冗余特征，使得增強后的圖像符合人的視覺響應特性。圖像增強是由基本圖像處理到高級圖像分析的關鍵步驟，其任務是使圖像擁有更好的視覺特性，根據已知的應用領域，有針對性的強調圖像的全局特性或某些局部特性，將原來模糊的區域變清晰或強調某些感興趣的特征。

圖像的質量通常在數字圖像獲取的過程中會由于不均勻照明等影響從而下降，圖像通常表現得偏暗或者偏亮。這對提取需要的圖像信息造成了一定障礙。因而，通常在對圖像進行分析處理前，要對圖像進行增強。圖像增強是圖像處理的基本步驟之一，主要的目的是增強圖像的亮度以及對比度，從而突出一幅圖像中的某些信息，同時削弱或去除某些不需要信息。在數字圖像處理領域，通常實用的增強方法有兩大類：基于空域的方法和基于頻域的方法。具體的方法有：直方圖均衡化、直方圖規定化、拉普拉斯銳化、灰度變換法等，其中灰度變換可使圖像動態范圍增大，擴展圖像對比度，特征明顯，圖像更加清晰，成為圖像最常用的增強方式。灰度變換可分為線性變換、分段線性變換、非線性變換三類。

伽馬變換是一種常用的非線性變換，其基本形式為s＝cr^γ。當γ值小于1時，會拉伸圖像中灰度級較低的區域，同時會壓縮灰度級較高的部分，使得圖像的低灰度區對比度得到增強；當γ值大于1時，會拉伸圖像中灰度級較高的區域，同時會壓縮灰度級較低的部分，使得圖像的高灰度區對比度得到增強；當γ值等于1時，屬于線性變換，不改變原圖像。

發明內容

本發明的目的是：為了解決圖像增強中圖像的對比度偏亮或者偏暗的問題，在此提出了一種通過利用伽馬變換的快速圖像增強方法。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于伽馬變化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；