[發(fā)明專利]一種用于實時圖像增強的圖像自適應(yīng)增強算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110294162.0
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112991240B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張艷超;余毅;高策;唐伯浩;齊東浩;宋聰聰;劉晏瑞;張馨元;徐嘉興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40;G06T5/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

1.一種用于實時圖像增強的圖像自適應(yīng)增強算法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：獲取當前幀待處理的灰度圖像；

步驟二：基于迭代算法自動計算所述灰度圖像對應(yīng)的灰度直方圖的有效灰度級閾值；步驟二包括以下步驟：

步驟二一：設(shè)置有效灰度級閾值TH的初始值為t0；

步驟二二：根據(jù)有效灰度級閾值TH確定有效直方圖H_valid(i)，有效直方圖H_valid(i)的表達式如下：

其中，H(i)為灰度級i對應(yīng)的像素數(shù)，i∈[0,2ⁿ-1]，n為所述灰度圖像的位深；

步驟二三：計算所有有效直方圖H_valid(i)的像素總和S_valid，計算公式如下：

其中，M＝2ⁿ-1；

步驟二四：設(shè)灰度圖像總像素數(shù)為S_sum，則有效灰度級像素數(shù)占比P_valid為：

步驟二五：判斷有效灰度級像素數(shù)占比P_valid是否低于預(yù)設(shè)比例P_Set，若是，則令有效灰度級閾值TH加1后跳轉(zhuǎn)至步驟二二，重新計算有效灰度級像素數(shù)占比P_valid，直至有效灰度級像素數(shù)占比P_valid達到預(yù)設(shè)比例P_Set，得到所述灰度直方圖的有效灰度級閾值；

步驟三：根據(jù)所述有效灰度級閾值對所述灰度直方圖進行灰度等間距密度均衡變換，在變換過程中，計算灰度級在增強后圖像對應(yīng)的映射灰度值時，對灰度級等間距重排后的間距進行閾值限制以及對映射灰度值進行灰度偏置校正，灰度等間距密度均衡變換完成后得到所述灰度圖像對應(yīng)的增強后圖像；

灰度等間距密度均衡變換的過程包括以下步驟：

步驟三一：對所述灰度圖像進行直方圖統(tǒng)計；

步驟三二：在[0,2ⁿ-1]范圍內(nèi)依次遍歷每個灰度級i，根據(jù)灰度級i對應(yīng)的像素數(shù)H(i)進行灰度級排序映射，灰度級排序映射的方式如下：

其中，TH為有效灰度級閾值；當灰度級i對應(yīng)的像素數(shù)H(i)大于或等于閾值TH時，將該灰度級置為有效灰度級，那么該灰度級在增強變換后對應(yīng)的灰度級序號S(i)為前一個灰度級序號S(i-1)加1；當灰度級i對應(yīng)的像素數(shù)H(i)小于TH時，將該灰度級置為無效灰度級，有效灰度級個數(shù)保持不變，那么該灰度級在增強變換后對應(yīng)的灰度級序號S(i)與前一個灰度級序號S(i-1)保持一致；

步驟三三：計算灰度級i在增強后圖像對應(yīng)的映射灰度值p，映射灰度值p的計算公式如下：

p＝S(i)*Dis+G_bias (5)

其中，G_bias為灰度偏置，Dis為灰度級等間距重排后的間距，其計算公式如下：

其中，m為增強后圖像的位深，C為有效灰度級個數(shù)，且C＝S(2ⁿ-1)+1，D_Set為間距限定閾值；

灰度偏置G_bias的計算方法如下：

假定所述灰度圖像的灰度均值為G_M，該均值在所述灰度圖像中的灰度級相對位置與增強后中間有效灰度級在增強后圖像中的灰度級相對位置近似相等，由此，可以得到如式(7)所示等式：

由式(7)可以得到灰度偏置G_bias的表達式，如式(8)所示：

其中，n為所述灰度圖像的位深。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于實時圖像增強的圖像自適應(yīng)增強算法，其特征在于，

所述預(yù)設(shè)比例P_Set的值為99％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于實時圖像增強的圖像自適應(yīng)增強算法，其特征在于，

增強后圖像的位深m的值為8。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于實時圖像增強的圖像自適應(yīng)增強算法，其特征在于，

間距限定閾值D_Set的取值范圍為2～10。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于實時圖像增強的圖像自適應(yīng)增強算法，其特征在于，

當所述灰度圖像是由彩色圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換至HSV顏色空間并經(jīng)過亮度通道與其他顏色通道分離后得到的灰度圖像時，在得到所述灰度圖像對應(yīng)的增強后圖像之后，還包括以下步驟：將所述增強后圖像從所述HSV顏色空間轉(zhuǎn)換回所述RGB顏色空間，得到所述彩色圖像對應(yīng)的彩色增強后圖像。