直方圖均衡化圖像增強方法

2023-04-23 21:25:16

專利名稱：直方圖均衡化圖像增強方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像增強技術，屬於圖像處理領域，特別涉及一種基於亮度保持的多邊直方圖均衡化圖像增強方法。
背景技術：
圖像增強的目的是為改善圖像的視覺效果，從而提供直觀、清晰、適合於分析的圖像。在諸多圖像增強方法中，直方圖均衡化是一種經典、有效的圖像增強方法之一。它以概率理論作基礎，利用一個灰度變換函數來修正輸入圖像的直方圖，使其趨向於均勻分布，以增大圖像灰度級的動態範圍，從而達到圖像增強的目的。雖然直方圖均衡化具有運算速度快、增強效果明顯等諸多優點，但仍然存在一些缺陷(1)輸出圖像的灰度分布直方圖雖然接近均勻分布，但其實際值與理想值之間仍有可能存在較大的差異，並非是最佳值。(2)當原始圖像的質量比較差、灰度動態範圍小、直方 圖分布極不均勻時，使用傳統的直方圖均衡化運算變換後的圖像的層次感更差。(3)當一幅圖像中灰度範圍接近O時，則在進行直方圖均衡化過程中，會把非常窄的暗像素區間映射到輸出圖像，就會得到一個被亮度衝淡了的圖像，有的文獻把這種現象稱為過亮現象。對於一幅在
灰度範圍的圖像，在經過直方圖均衡化增強後，圖像會出現過增強現象(即亮的像素變換後會更亮，暗的像素變換後會更暗)，圖像的基本特徵如平均亮度改變、細節丟失，影響了增強圖像的視覺效果，因此傳統的直方圖均衡化的應用範圍有限。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提出了一種算法簡單、處理有效、不會產生過增強現象的直方圖均衡化圖像增強方法，特別是對低照度X光圖像有顯著增強效果的直方圖均衡化圖像增強方法。實現本發明目的的技術方案是提供一種直方圖均衡化圖像增強方法，包括如下步驟①將需要增強的數字圖像輸入MATLAB軟體，通過MATLAB軟體的圖像讀取函數imread得到所述數字圖像的矩陣表達式f(m，n),其中f(i, j)表示圖像f(m，n)中任一個像素點，i, j為f (m，n)的任一個像素點的橫坐標與縱坐標變量。②計算圖像f (m, η)的平均亮度值Y。③計算圖像f(m, η)的所有像素點中像素點的灰度值K的最大值Kmax與最小值Kmin。④根據圖像f(m，n)的所有像素點中像素點的灰度值K的最大值Kmax、最小值Kmin以及圖像f(m，n)的平均亮度值Y將原始圖像的矩陣表達式f(m，η)通過灰度範圍分為[Kmin，Y]和[Y，KmaJ兩個灰度區間的子圖像，再求出灰度區間為[Kmin，Y]和[Y，KmaJ的兩個子圖像的平均亮度Y1和Y2，最終將原圖像f(m，η)的灰度範圍分為[Kmin，Y1]、[Y1, Y]、[Y，Y2]和[Y2, KmaJ四個灰度區間。
⑤依據原始圖像f(m，n)中每個像素點f(i，j)的灰度值K，判別每個像素點f(i, j)在由步驟④得到的[Kmin，Yj、[Y1;Y]、[Y，Y2]和[Y2，Kmax]四個灰度範圍的哪個區間內，並通過對應的灰度區間的直方圖均衡化公式進行直方圖均衡化，然後輸出基於亮度保持的增強圖像F(m，η)，四個灰度區間的對應直方圖均衡化公式為[Kmin, Y1] F(i, j) =INT[(Y1-Kmin) Xcdf(f(i, j))Μ+Κ^+0. 5]；[Y1, Y] F(i, j) =INT[(Y-Y1) Xcdf(f(i, j))/N2+Y1+0. 5]；[Y，Y2] F (i, j) =INT [ (Y2-Y) X cdf (f (i, j)) /N3+Y+0. 5]；[Y2, KmaJ F(i, j) =INT[(Ymax-Y2) Xcdf(f(i, j))/N4+Y2+0. 5]；其中N1為對應子圖像灰度區間[Kmin，Yj內的像素點個數的總數，N2為對應子圖像灰度區間[Y1, Y]內的像素點個數的總數，N3為對應子圖像灰度區間[Y，Y2]內的像素點個數的總數，N4為對應子圖像灰度區間[Y2，KfflaJ內的像素點個數的總數，cdf(f(i，j))為對應子圖像灰度區間內的像素點個數的累積函數，INT( ·)為四捨五入取整函數。

步驟②中利用公式
權利要求
1.一種直方圖均衡化圖像增強方法，其特徵在於，包括如下步驟 ①將需要增強的數字圖像輸入MATLAB軟體，通過MATLAB軟體的圖像讀取函數imread得到所述數字圖像的矩陣表達式f(m，n)，其中f(i，j)表示圖像f(m，n)中任一個像素點，i，j為f (m, η)的任一個像素點的橫坐標與縱坐標變量； ②計算圖像f(m, η)的平均亮度值Y ； ③計算圖像f(m，η)的所有像素點中像素點的灰度值K的最大值Kmax與最小值Kmin ； ④根據圖像f(m，η)的所有像素點中像素點的灰度值K的最大值Kmax、最小值Kmin以及圖像f(m，n)的平均亮度值Y將原始圖像的矩陣表達式f(m，η)通過灰度範圍分為[Kmin，Y]和[Y，KmaJ兩個灰度區間的子圖像，再求出灰度區間為[Kmin，Y]和[Y，KmaJ的兩個子圖像的平均亮度Y1和Y2，最終將原圖像f(m，η)的灰度範圍分為[Kmin，Y1]、[Y1, Y]、[Y，Y2]和[Y2，KmaJ四個灰度區間； ⑤依據原始圖像f(m，n)中每個像素點f (i，j)的灰度值K，判別每個像素點f (i，j)在由步驟④得到的[Kmil^Y1K [Y1;Y]、[Y，Y2]和[Y2，Kmax]四個灰度範圍的哪個區間內，並通過對應的灰度區間的直方圖均衡化公式進行直方圖均衡化，然後輸出基於亮度保持的增強圖像F(m，η)，四個灰度區間的對應直方圖均衡化公式為 [Kmin, Y1] F (i, j) =INT [ (Y1-Kmin) X cdf (f (i, j)) M+K^^O. 5]； [Y1, Y] F (i, j) =INT [ (Y-Y1) X cdf (f (i, j)) /N^Y^O. 5]； [Y，Y2] F (i, j) =INT [ (Y2-Y) X cdf (f (i, j)) /N3+Y+0. 5]； [Y2, KmaJ F (i, j) =INT [ (Ymax-Y2) X cdf (f (i, j)) /N4+Y2+0. 5]； 其中&為對應子圖像灰度區間[Kmin，Yj內的像素點個數的總數，N2為對應子圖像灰度區間[Y1, Y]內的像素點個數的總數，N3為對應子圖像灰度區間[Y，Y2]內的像素點個數的總數，N4為對應子圖像灰度區間[Y2，KfflaJ內的像素點個數的總數，cdf(f(i，j))為對應子圖像灰度區間內的像素點個數的累積函數，INT( ·)為四捨五入取整函數。
2.根據權利要求I所述的直方圖均衡化圖像增強方法，其特徵在於步驟②中利用 公式
3.根據權利要求I所述的直方圖均衡化圖像增強方法，其特徵在於步驟③中，灰度值K的最大值1(_與最小值Kmin的計算方法是Kmax=max(max(f (m, η))),Kmin=min(min(f (m, η))),max與min為MATLAB函數工具中的求最大值與最小值工具。
4.根據權利要求2所述的直方圖均衡化圖像增強方法，其特徵在於步驟④中，灰度區間為[Kmin，Y]和[Y，KfflaJ的兩個子圖像的平均亮度Y1和Y2的計算公式是
全文摘要
本發明涉及一種直方圖均衡化圖像增強方法，該方法將需要增強的數字圖像輸入MATLAB軟體得到矩陣表達式f(m,n)，然後計算圖像f(m,n)的平均亮度值Y，再計算圖像f(m,n)的所有像素點中像素點的灰度值K的最大值Kmax與最小值Kmin，然後根據Kmax、Kmin以及Y將原始圖像分為[Kmin，Y]和[Y，Kmax]兩個灰度區間的子圖像，再求出灰度區間為[Kmin，Y]和[Y，Kmax]的兩個子圖像的平均亮度Y1和Y2，最終將原圖像分為[Kmin，Y1]、[Y1，Y]、[Y，Y2]和[Y2，Kmax]四個灰度區間，然後依據原始圖像f(m,n)中每個像素點的灰度值K通過其所在的對應的灰度區間的直方圖均衡化公式進行直方圖均衡化，然後輸出基於亮度保持的增強圖像，輸出的增強圖像效果較好。
文檔編號G06T5/40GK102930517SQ201210505050
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者王海峰 申請人:江蘇技術師範學院