一種基於人眼視覺特徵的圖像增強方法
2023-05-07 19:57:21
專利名稱：一種基於人眼視覺特徵的圖像增強方法
技術領域：
本發明涉及圖形圖像處理領域，具體涉及一種基於人眼視覺特徵的圖像增 強方法。
背景技術：
在某些理論中，圖像增強的定義是"圖像增強是用來提高圖像的視覺效 果，或將圖像轉換成適於人眼、機器分析的形式的一門技術。"圖像增強是圖 像處理的最基本手段，它往住是各種圖像分析與處理時的預處理過程。圖像增 強是提高圖像顯示質量的一種技術，它通過選擇性的強調和抑制圖像中的某些 信息來達到增強圖像的效果。
在圖像增強中，採用了許多技術來提高圖像的視覺效果。這些技術主要包 括基於直方圖的增強和基於空間頻域的增強。直方圖均衡是一種常用的技術， 它對於窄直方圖的增強是比較有效的。但是它的缺點是對噪聲比較敏感，並且 處理後，圖像的亮度和原圖相比有較大的出入。
當圖像灰度很高或很低時，人眼對灰度的解析度較低，當灰度適中時，人 眼對灰度的解析度較高；並且人眼對在圖像平緩區域的噪聲比在細節部分的噪
聲更敏感。在圖像增強的方法設計中，考慮到圖像增強後的信息的最終接收者 是人，如果引入人的這些視覺特性，圖像處理效果將會顯著提高。
傳統理論中，對圖像增強方面已有很多方法，但都沒有對圖像像素點間的 鄰域信息進行充分利用，而在平滑圖像和消除噪聲時，鄰域信息有很重要作用。 並且如果將人眼的視覺特徵一起加入考慮，將會很大程度上提高圖像的視覺效
發明內容
本發明的目的在於在對圖像的處理過程中，加入人眼的視覺特徵，並且改進目前方法沒有將圖像鄰域信息考慮在內的不足，提出一種改進的基於人眼視覺特徵的圖像增強方法。
本發明提出了一種基於人眼視覺特徵的圖像增強方法，包括步驟
① 對原圖像處理得到邊緣增強的圖像；
② 將/^w故算子正交於上述得到的圖像點的灰度值，得到梯度圖像；
③ 將歸一化後的梯度圖像映射到模糊域；
④ 利用反變換，將圖像由模糊域變換到空間域，可得到增強的圖像。
對原圖像處理得到邊緣增強的圖像，實現的方法是利用梯度和差分原理相結合產生銳化算子作用於原圖像來得到。
將Fw故算子正交於步驟①得到的圖像點的灰度值，得到梯度圖像，實現的方法是將戸倉算子作用於經上述處理過的圖像點(/，力的灰度值A ，得到梯度圖像/(x,力。
將歸一化後的梯度圖像映射到模糊域，實現的方法是根據定義的一個新的隸屬函數
formula see original document page 4
然後定義模糊增強算子j;,可變渡點a，對圖像進行增強。
利用反變換，將圖像由模糊域變換到空間域，可得到增強的圖像，實現的
方法是基於以下的反變換X"_l / 、 L 乂max 乂i nun(/ /J,,=(J ) = -^- o
y、 / -《+2X咖
本發明所提出的一種基於人眼視覺特徵的圖像增強方法具有以下幾個方面的特點
(1) 針對灰度適中時，人眼分辨"力較強的視覺特性。
(2) 在效果上，提升了圖像中細節豐富區域和灰度變化平緩區域的邊緣部分。
(3) 結合了模糊集合理論對不同的區域進行不等的灰度拉伸。
如上所述，本方法在有效的提高圖像灰度動態範圍的同時，增強了圖像的細節和對比度，增強後的圖像更符合人的視覺特徵。
圖1為本發明方法的流程圖2為3x3圖像模板窗口圖3為/^的自適應選擇圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的基於人眼視覺特徵的圖像增強方法作詳細描述。(1)如圖2所示是所定義的圖像模板窗口圖，共需定義4個模板",6，c，rf，每個模板都是3x3的方塊圖，用模板來掃描圖像，計算模板中心像素和周圍像素的差分，如果差分大於某個閾值，則將中心像素點的灰度值乘以某個係數，使得該像素的灰度值增強，否則保持該像素點的灰度值不變。
如圖，對每個方形模塊的像素進行編號，並假定其像素灰度值分別為
附O，附"......W8 o
對於模板a，formula see original document page 6
對於模板6 ，
_ I Wo +附2 +附6formula see original document page 6
_ I附2 + +附8formula see original document page 6對於模板c，
formula see original document page 6對於模板d，
formula see original document page 6
求M,，M2,M"M4中的最大值:判斷M是否大於某個閾值，若大於，則將中心像素的灰度值 乘以某個係數(一般大於l)。
(2) 選用有平滑作用，簡單快速的;^w/"算子正交於上述處理過的圖像點的灰度值& ，得到灰度圖像/(;c,力，/(x,力=maX{A|,，其中，
Ax = /(xj + 1) + /(:c,j0 + /(x,;;-1)-/(:c-lj + l)-/(x-l，力-/(x-lj-l)Ay = /(","l) + /""l) + /(x + l，"l)-/(x-l，力-/(x，力-/(x + l，力
設/皿是/"力的最大值，歸一化梯度圖像，得Z(xj卜i^H。這一段的增強過
J max
程可用這一段來表示1og(/' (x，力)=log(r("(;c,力))+鄰og(/(x，力)-log(a(x，力)],其中，A=A>|/g(A_y)|max/g, A為一個實數，r(O為一個變換函數。
(3) 根據新定義的隸屬函數、=G"力=++ X《—"咖)+ "]，將
2(義max —■ ^nin )
歸一化後的梯度圖像映射至模糊域。定義模糊增強算子z;，對圖像進行增強處理。表示為；^,力-z;(/^)-i-^i,其中A是可變渡越點。如圖2是^的自適應選
擇方式。
(4)利用反變換=^( )=[2(X,。———"將圖像由模糊域變換回空間域，可得到增強的圖像。
權利要求
1、一種基於人眼視覺特徵的圖像增強方法，其特徵在於包括以下步驟①對原圖像處理得到邊緣增強的圖像；②將prewitt算子正交於上述得到的圖像的點的灰度值，得到梯度圖像；③將歸一化後的梯度圖像映射到模糊域；④利用反變換，將圖像由模糊域變換到空間域，可得到增強的圖像；其中，對原圖像處理得到邊緣增強的圖像，實現的方法是利用梯度和差分原理相結合產生銳化算子作用於原圖像來得到；將prewitt算子正交於步驟①得到的圖像點的灰度值，得到梯度圖像，實現的方法是將prewitt算子作用於經上述處理過的圖像點(i，j)的灰度值Xij，得到梯度圖像I(x，y)；將歸一化後的梯度圖像映射到模糊域，實現的方法是根據定義的一個新的隸屬函數<![CDATA[ U ij=G ( x , y )= [ Xij L+ ( Xij + X ijL - 2 Xmin )+] 2 ( Xmax - Xmin ) ]]>然後定義模糊增強算子T1，可變渡點μc，對圖像進行增強；利用反變換，將圖像由模糊域變換到空間域，可得到增強的圖像，實現的方法是基於以下的反變換<![CDATA[ X ij= G -1 ( ij )= [2 ( Xmax - Xmin ) ij- X ij L-] - X ij L+2 X min . ]]>
全文摘要
本發明公開了一種基於人眼視覺特徵的圖像增強方法。根據當圖像灰度很高或很低時，人眼對灰度解析度差，而灰度適中時，人眼分辨高等的視覺特性，在圖像處理的過程中加入這些人眼視覺特性的考慮，並改進目前圖像增強方法的不足。因為鄰域信息在圖像平滑和去噪過程中有著很重要的作用，所以在圖像處理過程中，可以利用鄰近像素點的信息來提高處理效率。該方法能夠對圖像進行平滑和去噪，並且使增強後的圖像更符合人眼的視覺特徵。
文檔編號G06T5/00GK101655973SQ20091019241
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月17日 優先權日2009年9月17日
發明者寧 劉, 羅笑南, 許曉偉, 晴 陸 申請人:廣東中大訊通信息有限公司