一種非均勻照度的圖像增強方法
【專利摘要】一種非均勻照度的圖像增強方法屬于數字圖像處理【技術領域】，目的在于解決現有技術的圖像增強方法存在的問題，實現對非均勻照度的圖像的圖像增強處理。本發明的一種非均勻照度的圖像增強方法具體包括以下步驟：對非均勻照度圖像統計直方圖，并根據高、低照度的峰值確定閾值，并將直方圖分割為高照度子帶和低照度子帶；如果為高照度子帶，保持子帶亮度增強方法，低照度子帶采用相應灰度映射增強方法。本發明的一種非均勻照度的圖像增強方法防止局部圖像出現過度增強、抑制了圖像的整體噪聲，得到整體均勻的圖像；算法運算量小，穩定可靠，可應用于實時工程系統中。
【專利說明】一種非均勻照度的圖像增強方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于數字圖像處理【技術領域】，具體涉及一種非均勻照度的圖像增強方法。【背景技術】
[0002]在成像系統中，由于成像設備和成像條件的影響以及成像物體局部表面對光線的吸收與反射性能不同，會造成光照不均勻，成像質量下降。對后續的圖像處理與分析，如圖像分割、目標識別與跟蹤等產生嚴重的影響。基于光學校正方法通常采用高質量的LED光源獲得較均勻的照明條件，但其價格昂貴且不可能獲得一個照度絕對均勻的光源。因此，通過圖像處理算法消除非均勻照度對成像質量的影響，達到圖像增強的目的是目前通用的方法。
[0003]所謂非均勻照度圖像通常是低照度部分的亮度和對比度較低，而高照度部分顯示正常的圖像。因此，提高低照度部分圖像的對比度和亮度、保持高照度部分亮度并增強其對比度，才能得到光照較均勻的圖像，達到整體圖像增強的目的。
[0004]當前的圖像增強方法較多，主要包括:直方圖均衡化、小波變換、Retinex算法以及同態濾波等，但每種算法在對非均勻照度的圖像進行增強時都有一定弊端和局限性，下面分別介紹上述算法。
[0005]圖像直方圖均衡化就是使圖像中所有出現的灰度值變換為均勻分布的形式，從而增大圖像灰度級的動態范圍。對占有較多像素的灰度進行擴展，對占有較少像素的灰度進行抑制，并對一些灰度值進行合并，使灰度間距拉大或均勻分布，從而達到圖像整體亮度和對比度增強的效果，使圖像細節清楚。但是直方圖均衡化算法對高照度部分，圖像會出現過飽和現象，且放大了噪聲，使圖像整體視覺效果會降低。
[0006]同態濾波是將圖像視為入射分量和反射分量的乘積，非均勻光照體現在緩慢變化的入射分量中，屬于低頻成分；反射分量反映圖像的細節、反差等特性，屬于高頻成分。將原圖取對數，并進行傅里葉變換將圖像轉換到頻域，依據照度-反射模型進行處理，削弱低頻成分，適當增強高頻分量。從而達到克服非均勻光照度，壓縮動態范圍與增強對比度的目的。在同態濾波過程中的頻域濾波會在圖像邊界產生模糊效應，同時涉及大量復雜的時頻轉換，不適合工程中實時視覺系統要求。
[0007]小波變換具有多分辨分析的特點，在時域和頻域中都具有表征信號局部特征的能力，可利用小波變換優良的時頻局部分析特性能實現二維圖像的增強。小波變換實際上是將信號通過低通和高通兩組濾波器分解為低頻和高頻兩部分，將圖像分解為不同尺度的子帶圖像，通過改變子帶的小波系數來增強圖像，對圖像細節起到了很好的銳化作用。然而小波方法在改善非均勻照度圖像的效果并不夠理想且計算復雜。
[0008]Retinex算法是一種描述顏色不變性的模型，其實質是將一幅圖像用照射圖像和反射圖像的乘積表示，然后通過調整照射圖像和反射圖像在原圖像中的比例來達到增強圖像的目的。Retinex理論假設空間中光照是比較平滑變化的，因此在光照度變化較強烈的區域會產生“光暈”現象。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提出一種非均勻照度的圖像增強方法，解決現有技術的圖像增強方法存在的問題，實現對非均勻照度的圖像的圖像增強處理。
[0010]為實現上述目的，本發明的一種非均勻照度的圖像增強方法包括以下步驟:
[0011]步驟一:統計非均勻照度圖像的直方圖，選取低照度部分直方圖的峰值對應的像素值記為Wy高照度部分直方圖的峰值對應的像素值記為Wh，根據公式(一)得到自適應閾值Xm;
[0012]Xm= (Wh-Wl)/2+ffL(一)；
[0013]步驟二:根據步驟二中得到的自適應閾值步驟一中得到的統計直方圖分割為低照度子帶和高照度子帶兩個子帶；
[0014]步驟三:判斷非均勻照度的圖像每個點的像素值Xi與步驟二中得到的自適應閾值Xm的大小關系，若Xi小于Xm，則判定該點為低照度子帶中一點，執行步驟四；若Xi大于xm，則判定該點為高照度子帶中一點，執行步驟五；
[0015]步驟四:對于低照度部分，采用灰度映射增強方法，提高低照度部分圖像的對比度和亮度，增強圖像細節，統計低照度子帶直方圖非零值對應的像素最小值Xmin，設像素值為 Xi的像素個數為式，低照度部分總像素數為隊，對低照度子帶直方圖的灰度值進行動態范
圍擴展，根據公式(二)得到其對應的映射函數I(X):
【權利要求】
1.一種非均勻照度的圖像增強方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:統計非均勻照度圖像的直方圖，選取低照度部分直方圖的峰值對應的像素值記為Wy高照度部分直方圖的峰值對應的像素值記為Wh，根據公式(一)得到自適應閾值Xm; Xm= (Wh-Wl)/2+Wl (一)； 步驟二:根據步 驟二中得到的自適應閾值Xm將步驟一中得到的統計直方圖分割為低照度子帶和高照度子帶兩個子帶； 步驟三:判斷非均勻照度的圖像每個點的像素值Xi與步驟二中得到的自適應閾值XJA大小關系，若Xi小于Xm，則判定該點為低照度子帶中一點，執行步驟四；若\大于Xm，則判定該點為高照度子帶中一點，執行步驟五； 步驟四:對于低照度部分，采用灰度映射增強方法，提高低照度部分圖像的對比度和亮度，增強圖像細節，統計低照度子帶直方圖非零值對應的像素最小值Xmin，設像素值為Xi的像素個數為迖，低照度部分總像素數為隊，對低照度子帶直方圖的灰度值進行動態范圍擴展，根據公式(二)得到其對應的映射函數Yl(X):
2.根據權利要求1所述的一種非均勻照度的圖像增強方法，其特征在于，步驟五中所述的保持子帶亮度增強算法即保持子帶亮度的均值，求取高照度部分的像素平均值Mh，按照Mh將高照度部分圖像分成兩個部分，大于Mh的像素亮度平均值為M1,小于像素Mh的像素平均值為M2，則有:
【文檔編號】G06T5/00GK103985097SQ201410224767
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】畢國玲, 趙建, 續志軍, 孫強 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所