[發(fā)明專利]子塊自適應(yīng)融合的多層子塊重疊直方圖均衡方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811228052.9
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN109658363A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付青青;陶佩;吳愛平
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/40
• 分類號(hào): G06T5/40
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

本發(fā)明公開一種子塊自適應(yīng)融合的多層子塊重疊直方圖均衡方法及系統(tǒng)，通過修改傳統(tǒng)的BOHE算法中模板的移動(dòng)路徑，使當(dāng)前子塊與前一個(gè)子塊之間僅存在一個(gè)步長移動(dòng)的非重疊區(qū)域，形成快速BOHE算法；并在對子塊進(jìn)行快速BOHE算法之前先進(jìn)行限定對比度操作，根據(jù)設(shè)定灰度級所占像素?cái)?shù)目的上限閾值，減小快速BOHE算法中像素累加概率密度函數(shù)的斜率；然后使用限定對比度的快速BOHE算法對原圖像進(jìn)行多層處理，來抑制噪聲的放大并削弱由過度增強(qiáng)造成的人工假象問題，最后將多層處理的結(jié)果以子塊為單位進(jìn)行融合,增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種子塊自適應(yīng)融合的多層子塊重疊直方圖均衡方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在實(shí)施成像過程中，由于自然光照環(huán)境，成像設(shè)備等各種因素的影響導(dǎo)致成像退化，造成圖像局部細(xì)節(jié)模糊，從而直接影響到工程人員對目標(biāo)特征的分析評價(jià)。提高圖像對比度是一種廣泛使用的圖像質(zhì)量增強(qiáng)技術(shù)，這種技術(shù)主要通過延展圖像中目標(biāo)物的灰度范圍，實(shí)現(xiàn)對比度的提高，達(dá)到細(xì)節(jié)增強(qiáng)的目的。

全局直方圖均衡(HE)是一種常見的圖像對比度增強(qiáng)方法，其以簡單快速的特點(diǎn)備受青睞。它的基本思想是通過將原始圖像的灰度從比較集中的某個(gè)灰度區(qū)間變成全部范圍內(nèi)的均勻分布，達(dá)到提高對比度的目的。根據(jù)上述均衡原理的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，可以求得這種圖像像素灰度的轉(zhuǎn)換函數(shù)為其累加直方圖函數(shù)(CDF)。

經(jīng)過直方圖均衡化后，圖像亮度提高了很多，其灰度范圍也展寬了。全局直方圖均衡法對整幅圖像作單一映射，拓展了直方圖分布的密集區(qū)域的對比度，從整體上提高了圖像對比度，但壓縮了稀疏區(qū)域的對比度，導(dǎo)致一些灰度級丟失，造成背景細(xì)節(jié)模糊。

子塊重疊直方圖均衡法(BOHE)將直方圖均衡分散到圖像的各局部區(qū)域，根據(jù)圖像局部特性計(jì)算灰度變換函數(shù)，彌補(bǔ)了全局直方圖均衡引起的灰度丟失的問題。通過一個(gè)模板來定義圖像子區(qū)域的范圍，使用此時(shí)模板覆蓋區(qū)域的CDF對該區(qū)域的中心像素執(zhí)行直方圖均衡，模板每次移動(dòng)一個(gè)像素，從圖像的第一個(gè)像素開始執(zhí)行上述操作，直到最后一個(gè)像素完成直方圖均衡化。

但是，BOHE以過長的執(zhí)行時(shí)間和嚴(yán)重對比度過度增強(qiáng)的問題而不廣受使用。子塊部分重疊直方圖均衡法(POSHE)在BOHE的基礎(chǔ)上，通過增大模板的移動(dòng)步長而極大地減少了算法運(yùn)行的時(shí)間。此外，POSHE每次對模板覆蓋區(qū)域的所有像素進(jìn)行直方圖均衡，并且將每個(gè)像素每次均衡后的灰度值進(jìn)行累加，再除以其累加的頻次就是最后得到的POSHE增強(qiáng)的結(jié)果。然而，這種自行定義移動(dòng)步長的方式對于不同尺寸的圖像在選擇時(shí)并沒有一個(gè)既定的標(biāo)準(zhǔn)，步長太小，運(yùn)行時(shí)間長，步長大，導(dǎo)致一些圖像出現(xiàn)明顯的塊效應(yīng)。

基于鄰域子塊修正的局部直方圖均衡法(ABMHE)是對POSHE的一種改進(jìn)算法，較為有針對性地選擇局部區(qū)域進(jìn)行均衡，這種算法的細(xì)節(jié)增強(qiáng)效果比POSHE好，但是需要事先根據(jù)圖像的梯度值數(shù)值大小的比例識(shí)別圖像的活躍區(qū)域和不活躍區(qū)域。保持亮度的雙直方圖均衡法(BBHE)，根據(jù)原圖像的亮度將原圖像直方圖分解為兩個(gè)子直方圖分別做直方圖均衡處理。當(dāng)圖像中像素的分布不對稱時(shí)，該方法對于保持原圖像亮度的效果就不夠理想。基于顯性方向的紋理直方圖均衡化(DOTHE)將圖像分成紋理區(qū)域和平滑區(qū)域單獨(dú)處理，僅對紋理區(qū)域做直方圖均衡化處理，解決背景與目標(biāo)物模糊的問題。類似于BBHE和DOTHE這些旨在保護(hù)原圖像亮度的對比度增強(qiáng)技術(shù)，對于增強(qiáng)低照度圖像的對比度效果不是很顯著。