基于小波變換的圖像去色和增強的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及圖像處理。更具體地，本發明提供了一種用于圖像去色和彩色圖像增 強的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，圖像去色廣泛應用于各種領域，例如，單色打印、單色醫療顯示器和模式 識別。另一方面，在醫學圖像增強、缺陷檢測、目視檢查和目視判斷中通常會發現彩色圖像 增強。市場上的這種需求推動了大量研宄人員致力于這些有關圖像處理的應用領域內的各 種研宄。
[0003] US7151858提供了一種在校正圖像信號的清晰度同時減少在信號邊緣發生過沖和 下沖的設備和方法，其使用哈爾小波變換和與要被校正的圖像信號邊緣相鄰的像素值之間 的差。所述設備包括：通過對圖像信號執行多級哈爾小波變換來檢測圖像信號邊緣上的數 據的邊緣檢測器，檢測增益以校正圖像邊緣的增益檢測器，通過對邊緣數據、至少一個與邊 緣數據相鄰的像素以及增益執行操作來檢測與要被校正的位置處的邊緣數據有關的校正 后的像素值的像素值檢測器，以及用于產生圖像的圖像信號發生器，其中，基于校正后的像 素形成所述圖像的邊緣。
[0004] US20060013504公開了一種用于圖像增強的方法，包括：對輸入圖像執行多分辨 率分解，從而產生與不同像標（至少包括第一和第二像標）相關聯的多分辨率變換分量。 執行多分辨率重建，以通過對多分辨率轉換分量應用濾波系數以便使得不同的第一和第二 濾波系數分別應用于與第一和第二像標相關的多分辨率變換分量，來產生增強圖像。通常 使用正向變換濾波器執行分解，并且重建使用反向變換濾波器，所述反向變換濾波器不一 定是所述正向變換濾波器的反轉。US7295695公開了一種使用小波變換檢測光掩膜板或晶 片中的缺陷以區分實際缺陷和圖形噪聲的方法。將第一圖像和第二圖像的采樣對準。獲得 圖像之間的差分的小波變換。對小波變換后的差分圖像進行濾波以區分實際缺陷和圖形缺 陷。
[0005] 然而，在傳統的圖像處理方法中，經常發現彩色對比度和亮度細節的丟失。
[0006] 因此，需要一種能夠有效地恢復彩色對比度和亮度細節的圖像處理方法，以改進 與增強灰度和彩色圖像中的清晰度與微細節。
【發明內容】
[0007] 當前要求保護的發明提供了一種能夠改進與增強灰度和彩色圖像中的清晰度和 微細節的方法。
[0008] 相應地，當前要求保護的發明的第一方面是提供一種能夠改進灰度圖像的清晰度 和微細節的方法。
[0009] 根據當前要求保護的發明的實施例，一種用于圖像去色的方法，包括：將具有多個 像素的輸入彩色圖像分解為紅色圖像、綠色圖像和藍色圖像；分別對所述紅色圖像、綠色圖 像和藍色圖像執行小波變換以獲得紅色小波系數、綠色小波系數和藍色小波系數，其中，所 述紅色小波系數、所述綠色小波系數和所述藍色小波系數中的每一個都包括幅度和符號； 對于每個像素，將所述紅色小波系數、綠色小波系數和藍色小波系數的幅度分類為第一幅 度A、第二幅度M m和第三幅度M s，其中，所述第一幅度大于或等于所述第二幅度，并且所述 第二幅度大于或等于所述第三幅度；對于每個像素，選擇具有所述第一幅度的小波系數的 符號作為增強小波系數的符號；對于每個像素，通過下述等式計算所述增強小波系數的幅 度M E:ME= M!+(a*MM - b*Ms)，其中，a表示第一調整參數，并且b表示第二調整參數；對于每 個像素，基于計算的增強小波系數的幅度和選擇的增強小波系數的符號，確定所述增強小 波系數；以及對確定的增強小波系數執行逆小波變換以獲得增強灰度圖像。
[0010] 當前要求保護的發明的第二方面提供了一種用于調節增強灰度圖像的亮度的方 法。
[0011] 根據當前要求保護的發明的實施例，一種用于自適應的進行圖像去色的方法，包 括：將具有多個像素的輸入彩色圖像分解為紅色圖像、綠色圖像和藍色圖像；分別對所述 紅色圖像、綠色圖像和藍色圖像執行小波變換以獲得紅色小波系數、綠色小波系數和藍色 小波系數，其中，所述紅色小波系數、所述綠色小波系數和所述藍色小波系數中的每一個都 包括幅度和符號；對于每個像素，將所述紅色小波系數、綠色小波系數和藍色小波系數的幅 度分類為第一幅度A、第二幅度M m和第三幅度M s，其中，所述第一幅度大于或等于所述第 二幅度，并且所述第二幅度大于或等于所述第三幅度；對于每個像素，選擇具有所述第一幅 度的小波系數的符號作為增強小波系數的符號；對于每個像素，通過第一等式計算所述增 強小波系數的幅度M E:M E= M J(a*MM - b*Ms)，其中，a表示第一調整參數，并且b表示第二 調整參數；對于每個像素，基于計算的增強小波系數的幅度和選擇的增強小波系數的符號， 確定所述增強小波系數；基于確定的增強小波系數，計算其低頻小波能量和高頻小波能量； 將所述輸入彩色圖像轉換為灰度圖像；計算所述灰度圖像的能量；基于所述增強小波系數 的低頻小波能量、所述增強小波系數的高頻小波能量和所述灰度圖像的能量，計算自適應 亮度控制因子；基于所述自適應亮度控制因子執行能量歸一化，以歸一化所述確定的增強 小波系數；以及對歸一化的增強小波系數執行逆小波變換，以獲得具有自適應亮度控制的 歸一化的增強灰度圖像。
[0012] 當前要求保護的本發明的第三方面是提供一種用于改進彩色圖像的清晰度和微 細節的方法。
[0013] 根據當前要求保護的方面的實施例，一種用于圖像去色的方法，包括：將具有多個 像素的輸入彩色圖像分解為紅色圖像、綠色圖像和藍色圖像；分別對所述紅色圖像、綠色圖 像和藍色圖像執行小波變換以獲得紅色小波系數、綠色小波系數和藍色小波系數，其中，所 述紅色小波系數、所述綠色小波系數和所述藍色小波系數中的每一個都包括幅度和符號； 對于每個像素，將所述紅色小波系數、綠色小波系數和藍色小波系數的幅度分類為第一幅 度Mp第二幅度M m和第三幅度M s，其中，所述第一幅度大于或等于所述第二幅度，并且所述 第二幅度大于或等于所述第三幅度；對于每個像素，選擇具有所述第一幅度的小波系數的 符號作為增強小波系數的符號；對于每個像素，通過第一等式計算所述增強小波系數的幅 度M E:ME= M!+(a*MM - b*Ms)，其中，a表示第一調整參數，并且b表示第二調整參數；對于每 個像素，基于計算的增強小波系數的幅度和選擇的增強小波系數的符號，確定所述增強小 波系數；基于確定的增強小波系數，計算其低頻小波能量和高頻小波能量；將所述輸入彩 色圖像轉換為灰度圖像；計算所述灰度圖像的能量；基于所述增強小波系數的低頻小波能 量、所述增強小波系數的高頻小波能量和所述灰度圖像的能量，計算自適應亮度控制因子； 基于所述自適應亮度控制因子執行能量歸一化，以歸一化所述確定的增強小波系數；對歸 一化的增強小波系數執行逆小波變換，以獲得具有自適應亮度控制的歸一化的增強灰度圖 像；將所述彩色圖像分解為Y圖像、U圖像和V圖像；以及組合所述具有自適應亮度控制的 增強灰度圖像和所述U圖像及V圖像，以獲得彩色增強圖像。
[0014] 本發明的方法能夠顯示具有更多細節和合適亮度的灰度圖像，并且顯示的彩色圖 像也具有更多細節。另外，本發明是有效、穩定和靈活的，從而適于各種場景和情形。另外， 本發明是用戶友好的。由于該方法可以自行執行，所以無需任何用戶輸入就可產生增強的 灰度和彩色的圖像。
【附圖說明】
[0015] 本專利或申請文件包括至少一個彩色附圖。具有彩色附圖的本專利或專利申請公 開的副本將在收到請求并支付必要的費用時由官方機構提供。下面參考附圖更詳細地描述 本發明的實施例，其中：
[0016] 圖1示出了根據當前要求保護的發明的實施例的圖像去色過程的步驟的流程圖；
[0017] 圖2示出了根據當前要求保護的發明的實施例的圖像去色方法的流程圖；
[0018] 圖3示出了根據當前要求保護的發明的實施例的計算增強小波系數的示例性的 例子；
[0019] 圖4示出了根據當前要求保護的發明的實施例的圖像去色過程的步驟的流程圖， 該圖像去色過程具有自適應亮度控制；
[0020] 圖4A示出了根據當前要求保護的發明的實施例的計算圖像能量的步驟；
[0021] 圖5示出了根據當前要求保護的發明的實施例的圖像去色方法的流程圖，該圖像 去色方法具有自適應亮度控制；
[0022] 圖6示出了根據當前要求保護的發明的實施例的彩色圖像增強過程的步驟的流 程圖；
[0023] 圖7示出了根據當前要求保護的發明的實施例的彩色圖像增強