專利名稱：直方圖均衡化圖像增強方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像增強技術(shù)，屬于圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于亮度保持的多邊直方圖均衡化圖像增強方法。
背景技術(shù)：
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、適合于分析的圖像。在諸多圖像增強方法中，直方圖均衡化是一種經(jīng)典、有效的圖像增強方法之一。它以概率理論作基礎(chǔ)，利用一個灰度變換函數(shù)來修正輸入圖像的直方圖，使其趨向于均勻分布，以增大圖像灰度級的動態(tài)范圍，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(yōu)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，并非是最佳值。(2)當(dāng)原始圖像的質(zhì)量比較差、灰度動態(tài)范圍小、直方 圖分布極不均勻時，使用傳統(tǒng)的直方圖均衡化運算變換后的圖像的層次感更差。(3)當(dāng)一幅圖像中灰度范圍接近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(qū)間映射到輸出圖像，就會得到一個被亮度沖淡了的圖像，有的文獻把這種現(xiàn)象稱為過亮現(xiàn)象。對于一幅在
灰度范圍的圖像，在經(jīng)過直方圖均衡化增強后，圖像會出現(xiàn)過增強現(xiàn)象(即亮的像素變換后會更亮，暗的像素變換后會更暗)，圖像的基本特征如平均亮度改變、細節(jié)丟失，影響了增強圖像的視覺效果，因此傳統(tǒng)的直方圖均衡化的應(yīng)用范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出了一種算法簡單、處理有效、不會產(chǎn)生過增強現(xiàn)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(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)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(shù)字圖像輸入MATLAB軟件，通過MATLAB軟件的圖像讀取函數(shù)imread得到所述數(shù)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(biāo)與縱坐標(biāo)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(jù)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)通過灰度范圍分為[Kmin，Y]和[Y，KmaJ兩個灰度區(qū)間的子圖像，再求出灰度區(qū)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)的灰度范圍分為[Kmin，Y1]、[Y1, Y]、[Y，Y2]和[Y2, KmaJ四個灰度區(qū)間。
⑤依據(jù)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]四個灰度范圍的哪個區(qū)間內(nèi)，并通過對應(yīng)的灰度區(qū)間的直方圖均衡化公式進行直方圖均衡化，然后輸出基于亮度保持的增強圖像F(m，η)，四個灰度區(qū)間的對應(yīng)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(yīng)子圖像灰度區(qū)間[Kmin，Yj內(nèi)的像素點個數(shù)的總數(shù)，N2為對應(yīng)子圖像灰度區(qū)間[Y1, Y]內(nèi)的像素點個數(shù)的總數(shù)，N3為對應(yīng)子圖像灰度區(qū)間[Y，Y2]內(nèi)的像素點個數(shù)的總數(shù)，N4為對應(yīng)子圖像灰度區(qū)間[Y2，KfflaJ內(nèi)的像素點個數(shù)的總數(shù)，cdf(f(i，j))為對應(yīng)子圖像灰度區(qū)間內(nèi)的像素點個數(shù)的累積函數(shù)，INT( ·)為四舍五入取整函數(shù)。

步驟②中利用公式
權(quán)利要求
1.一種直方圖均衡化圖像增強方法，其特征在于，包括如下步驟 ①將需要增強的數(shù)字圖像輸入MATLAB軟件，通過MATLAB軟件的圖像讀取函數(shù)imread得到所述數(shù)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(biāo)與縱坐標(biāo)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(jù)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)通過灰度范圍分為[Kmin，Y]和[Y，KmaJ兩個灰度區(qū)間的子圖像，再求出灰度區(qū)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)的灰度范圍分為[Kmin，Y1]、[Y1, Y]、[Y，Y2]和[Y2，KmaJ四個灰度區(qū)間； ⑤依據(jù)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]四個灰度范圍的哪個區(qū)間內(nèi)，并通過對應(yīng)的灰度區(qū)間的直方圖均衡化公式進行直方圖均衡化，然后輸出基于亮度保持的增強圖像F(m，η)，四個灰度區(qū)間的對應(yīng)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(yīng)子圖像灰度區(qū)間[Kmin，Yj內(nèi)的像素點個數(shù)的總數(shù)，N2為對應(yīng)子圖像灰度區(qū)間[Y1, Y]內(nèi)的像素點個數(shù)的總數(shù)，N3為對應(yīng)子圖像灰度區(qū)間[Y，Y2]內(nèi)的像素點個數(shù)的總數(shù)，N4為對應(yīng)子圖像灰度區(qū)間[Y2，KfflaJ內(nèi)的像素點個數(shù)的總數(shù)，cdf(f(i，j))為對應(yīng)子圖像灰度區(qū)間內(nèi)的像素點個數(shù)的累積函數(shù)，INT( ·)為四舍五入取整函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直方圖均衡化圖像增強方法，其特征在于步驟②中利用 公式
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直方圖均衡化圖像增強方法，其特征在于步驟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(shù)工具中的求最大值與最小值工具。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直方圖均衡化圖像增強方法，其特征在于步驟④中，灰度區(qū)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(fā)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(shù)字圖像輸入MATLAB軟件得到矩陣表達式f(m,n)，然后計算圖像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，然后根據(jù)Kmax、Kmin以及Y將原始圖像分為[Kmin，Y]和[Y，Kmax]兩個灰度區(qū)間的子圖像，再求出灰度區(qū)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(qū)間，然后依據(jù)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(yīng)的灰度區(qū)間的直方圖均衡化公式進行直方圖均衡化，然后輸出基于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(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者王海峰 申請人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院