一种新的暗背景图像增强算法.PDF

西北大学学报( 自然科学网络版) 2008 年 9 月，第 6 卷，第 5 期 Science Journal of Northwest University Online Sept. 2008 ，Vol.6 ，No.5 一种新的暗背景图像增强算法 刘 骊，申卫昌，李 磊，张俊良 （西北大学信息科学与技术学院，陕西 西安 710127 ） 摘 要：为了达到图像增强的同时保持其艺术性的效果；在比较了直方图均衡算法，对数增强算法， 指数增强算法的基础上提出了一种针对用低灰度表现艺术效果的图像的增强方法。实验表明新方 法在增强暗背景图像的对比度的同时很好的保留了低灰度信息。 关键词：直方图均衡化；对数增强；指数增强；图像增强 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1000-274X(2008)0366-07 图像增强是数字图像处理的基本内容之一。数字图像是二维平面上的灰度分布，设原图像灰度 r = 0(黑) ，r = 255( 白) ，原图像像素的灰度分布为函数为p (r) 。 p (r) 的分布越不均匀，所呈现的图像就越不符 合一般观看的要求。如果图像的灰度集中在少数几个灰度级上，层次感不强，图像就呈现出灰蒙蒙的感觉， 俗称“灰度拉不开” 。可以使用非线性函数对灰度级进行拉伸，增强图像的层次感[1] 。一般情况下，经过增 强处理后，图像的视觉效果会得到改善，某些特定信息得到了增强。也就是说图像增强处理只是突出了某 些信息，突出了对某些信息的辨识能力，其他信息则被压缩了。因此，图像增强并不是一种无损处理，只 是通过技术手段有选择的突出对某一具体应用“有用” 的信息，削弱或抑制一些无用信息[2] 。对于一幅本身 包含大量低灰度像素的图像，对其进行无差别的增强图像对比度的同时会损害原图像的原本的艺术效果。 为了在不损害低灰度图像艺术效果的基础上增强图像，必须采用图像增强算法。 1 常用的暗背景图像增强算法 1.1 图像去噪 对图像进行增强之前，应该先对其进行平滑去噪，避免连同噪点一同增强。但是，去噪的同时会使图 像的边缘模糊，这对后续的增强处理不利。在此，采用了选择式掩模平滑算法，该算法最大限度的保留了 图像的边缘信息[4] 。图 1～4 是原始图像和经过选择式掩模平滑算法处理后的效果图及分别对应的直方图。 从直方图可以看出，原始图像的灰度集中在较暗区域。而且原始图像从视觉上给人一种灰蒙蒙的感觉。 对比原始图像的直方图和去噪平滑后图像的直方图，经过选择式掩模平滑后的直方图平滑了许多。后面的 各增强处理均是在此算法处理的基础之上。 1.2 直方图均衡化算法 直方图均衡算法是以累积分布函数变换法为基础的直方图修正法，它的是实质是减少图像的灰度等级 换取对比度的扩大[3] 。设 r ，s 分别表示归一化的原图像灰度和经直方图修正后的图像灰度。即 _______________________ 收稿日期：2008-04-22 基金项目：陕西省教育厅自然科学专项基金资助项目（05JK293 ） 审 稿 人：康宝生，男，西北大学信息科学与技术学院教授 图 1 原始图像 图2 原始图像直方图 Fig．1 The original image Fig.2 The original image histogram 图3 经平滑后的图像 图4. 平滑后图像的直方图 Fig.3 After smoothing the image Fig.4 After smoothing the image histogram 0 ≤r,s ≤1 （1） 在区间[0, 1]内的任何一个r ，经变换T (r) 都可产生一个 s 。