[發明專利]一種自適應的快速圖像增強方法

有效

• 申請號: 201910384265.9
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110189266B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 葉志偉;鄭逍;王春枝;蘇軍;張旭;楊娟;孫一恒;金燦;孫爽;陳鳳
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種自適應的快速圖像增強方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1，輸入待進行增強的原始圖像A，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A各個像素點的灰度值；

步驟2，根據原始圖像A的各點灰度值，統計各個灰度級k，k值的范圍為0-255，k出現次數為G(k)，得到原始圖像的灰度直方圖T；

步驟3，利用已經獲得圖像的灰度直方圖，設定的對灰度直方圖進行插值的步長step，對于原始灰度直方圖上的像素點(i,j)，根據步長step對原始的灰度直方圖進行插值平滑處理，得到平滑后的灰度直方圖T'，再次掃描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k'變換到[0,1]區間，設G(k)'為I'中灰度級k'出現的次數；

步驟4，根據步驟3得到的歸一化后的圖像I'，對于k'從0到1，掃描G(k)'，經過統計學方法得到歸一化后的圖像I'中的灰度值的偏度值Skew(I')；

步驟5，根據步驟4得到的灰度值的偏度值Skew(I')，通過偏度值的大小來判斷圖像的明暗程度，進而采取不同的策略對圖像進行增強；若Skew(I')0，將γ值的取值范圍定為大于1，即γ∈(1，Gm)；若Skew(I')0，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，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；

所述步驟6包括如下步驟：

步驟6.1，判斷γ值的取值范圍，當γ∈(1，Gm)時，設為p＝1；當γ∈(0，1)時，設為p＝0.1；

步驟6.2，計算當前γ₁值的評價值fit₁，記當前的評價值為最優評價值，即fit_best＝fit₁，保留當前評價值最優的γ₁值；

步驟6.3，更新γ值，γ＝γ+p,計算評價值fit₂；

步驟6.4，若fit₂fit_best，則更新最優的評價值fit_best＝fit₂，保留當前評價最優的γ值，然后進入步驟6.5；若fit₂≤fit_best，則順序執行步驟6.5；

步驟6.5，判斷是否達到終止條件，即循環遍歷γ值若干次，若是，則輸出評價值最優的γ值；若否，則返回執行步驟6.3；

所述評價值fit₁和fit₂的具體計算公式為：

其中，F₁為反映圖像像素差別的目標函數，定義為

式中，I(x,y)表示每個像素點在(x,y)的灰度值；

F₂為使用像素強度值的目標函數，它能迅速得到最優解，具體定義如下：

其中，M，N分別表示原始圖像的列數和行數，I(x,y)表示每個像素的灰度值；

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B。

2.根據權利要求1所述的一種自適應的快速圖像增強方法，其特征在于：所述步驟3中將原始圖像灰度直方圖進行插值平滑處理所采用的公式為：

上式中f(i,j)表示原始圖像在像素點(i,j)處的灰度值，temp表示像素點(i,j)經過插值平滑處理后的灰度值，step表示預先設定的進行插值的步長；

將平滑處理后的圖像進行歸一化處理所采用的公式為：

上式中f(i,j)表示經過平滑處理的圖像在像素點(i,j)處的灰度值，f'(i,j)表示歸一化處理后圖像在像素點(i,j)處的灰度值，G_max是圖像最大灰度值，G_min是圖像最小灰度值。