一種基于直方圖均衡化的圖像增強算法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像增強算法，尤其涉及一種基于直方圖均衡化的圖像增強算 法。
【背景技術】
[0002] 直方圖均衡化是圖像增強處理中常見的方法之一，其基本的思想是通過均衡化處 理調整圖像灰度分布，達到改善圖像對比度的目的。由于圖像對比度是決定一幅圖像主觀 質量的重要因素，因此直方圖均衡化被廣泛應用于圖像的增強處理。圖像直方圖描述了圖 像的灰度級內容，包含有非常豐富的信息，是圖像處理中一種十分重要的分析工具。從數學 上來說，圖像直方圖是圖像各灰度值統(tǒng)計特性與圖像灰度值的函數，給出了圖像中各個灰 度級出現(xiàn)的次數或概率；從圖形上來說，它是一個二維圖，橫坐標表示圖像中各個像素點的 灰度級，縱坐標代表各個灰度級上圖像各個像素點出現(xiàn)的次數或概率。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明主要提供一種基于直方圖均衡化的圖像增強算法，通過均衡化處理調整圖 像灰度分布，達到改善圖像對比度。
[0004] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種基于直方圖均衡化的圖像增強算法，其 特征在于，所述算法的步驟為：
[0005] (1)令變量r和S分別代表圖像增強前后的像素灰度等級，相應的灰度級分布概率 密度分別為P (rh和P (S) s，將圖像灰度級r和S歸一化在[0, 1]之間；
[0006] (2)統(tǒng)計原始圖像的各灰度級像素數目nk，k = 0, I. .. L-I ;
[0007] (3)計算原始圖的直方圖，即各灰度級的概率密度P (rh= n k/n ;
[0008] (4)計算累積分布函數 SkE P(r) r，k = 0, 1，2· · · L-I ;
[0009] (5)計算累積分布函數 Sk= int[(L-l)S k+0. 5], k = 0, I. · · L-I
[0010] (6)利用M5Pks的映射關系，修改原圖像的灰度級，獲得增強圖像，使得圖像直方 圖為近似均勻分布。
[0011] 優(yōu)選的，其特征在于，步驟（1)中r = 0表示黑，r = 1表示白。
[0012] 優(yōu)選的，其特征在于，步驟（5)中匕和1^的映射關系為一灰度變換函數T，使得變 換的灰度值s = T(r)。
[0013] 優(yōu)選的，其特征在于函數T必須滿足2個條件：
[0014] (I) T (r)在0彡r彡1范圍內是個單值單調增加函數；
[0015] (2)對0彡r彡1，必須有0彡T(r)彡1 ;
[0016] 優(yōu)選的，保證T(r)逆變換存在，且原圖像各灰度級在變換后仍保持從黑到白的排 列次序。
[0017] 優(yōu)選的，其特征在于，保證T (r)變換前后像素灰度值動態(tài)范圍的一致性，圖像變 換前后有著同樣的灰度級范圍。
[0018] 有益效果：本發(fā)明提供一種基于直方圖均衡化的圖像增強算法，直方圖均衡化算 法是圖像增強空域法中的最常用、最重要的算法之一，本算法以概率理論為基礎，運用灰變 換來實現(xiàn)調整圖像的灰度分布，從而改善圖像對比度達到增強的目的。由于其計算簡單， 包含信息量大，被廣泛用于圖像增強處理之中。在對增強圖像細節(jié)要求不是很高的大多數 應用場合，能起到良好的增強效果。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0020] 本發(fā)明提供一種基于直方圖均衡化的圖像增強算法，其步驟為：
[0021] (1)令變量r和s分別代表圖像增強前后的像素灰度等級，相應的灰度級分布概率 密度分別為P (rh和P (S) s，將圖像灰度級r和S歸一化在[0, 1]之間；
[0022] (2)統(tǒng)計原始圖像的各灰度級像素數目nk，k = 0, I. .. L-I ;
[0023] (3)計算原始圖的直方圖，即各灰度級的概率密度P (rh= n k/n ;
[0024] (4)計算累積分布函數 SkE P(r) r，k = 0, 1，2· · · L-I ;
[0025] (5)計算累積分布函數 Sk= int[(L-l)S k+0. 5], k = 0, I. · · L-I
[0026] (6)利用kjPks的映射關系，修改原圖像的灰度級，獲得增強圖像，使得圖像直方 圖為近似均勻分布。
[0027] 其中，步驟（1)中r = 0表示黑，r = 1表示白，其特征在于，步驟（5)中kr和ks 的映射關系為一灰度變換函數T，使得變換的灰度值s = T (r)，其特征在于函數T必須滿足 2個條件：
[0028] (I)T(r)在0 < r < 1范圍內是個單值單調增加函數；
[0029] (2)對 0 < r < 1，必須有 0 < T (r) < 1 ;
[0030] 同時保證T(r)逆變換存在，且原圖像各灰度級在變換后仍保持從黑到白的排列 次序，保證T(r)變換前后像素灰度值動態(tài)范圍的一致性，圖像變換前后有著同樣的灰度級 范圍。
[0031] 以一幅64X64像素，8個灰度等級的圖片為例，其各灰度級的概率分布如表所示：
[0032]
【主權項】
1. 一種基于直方圖均衡化的圖像增強算法，其特征在于，所述算法的步驟為： (1) 令變量r和S分別代表圖像增強前后的像素灰度等級，相應的灰度級分布概率密 度分別為P(r)t和P(s),，將圖像灰度級r和S歸一化在[0, 1]之間； (2) 統(tǒng)計原始圖像的各灰度級像素數目rik，k=0, 1. . . L-1 ; (3) 計算原始圖的直方圖，即各灰度級的概率密度P(r)t=nk/n ; (4) 計算累積分布函數 SkE P(r) t，k=0, 1，2. . . ; (5) 計算累積分布函數 Sk=int[(X-l)Sk+0. 5], k=0, 1. . . 1^-1 (6) 利用kf和k ,的映射關系，修改原圖像的灰度級，獲得增強圖像，使得圖像直方圖為 近似均勻分布。
2. 根據權利要求1所述的基于直方圖均衡化的圖像增強算法，其特征在于，步驟（1)中 r=0表示黑，r=l表示白。
3. 根據權利要求1所述的基于直方圖均衡化的圖像增強算法，其特征在于，步驟（5)中 kf和k ,的映射關系為一灰度變換函數T，使得變換的灰度值s=T (r)。
4. 根據權利要求1所述的基于直方圖均衡化的圖像增強算法，其特征在于函數T必須 滿足2個條件： (OT (r)在0《r《1范圍內是個單值單調增加函數； (2)對0《r《1，必須有0《T (r)《1。
5. 根據權利要求1所述的基于直方圖均衡化的圖像增強算法，其特征在于，保證T(r) 逆變換存在，且原圖像各灰度級在變換后仍保持從黑到白的排列次序。
6. 根據權利要求1所述的基于直方圖均衡化的圖像增強算法，其特征在于，保證T(r) 變換前后像素灰度值動態(tài)范圍的一致性，圖像變換前后有著同樣的灰度級范圍。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于直方圖均衡化的圖像增強算法，直方圖均衡化算法是圖像增強空域法中的最常用、最重要的算法之一，本算法以概率理論為基礎，運用灰變換來實現(xiàn)調整圖像的灰度分布，從而改善圖像對比度達到增強的目的。由于其計算簡單,包含信息量大,被廣泛用于圖像增強處理之中。在對增強圖像細節(jié)要求不是很高的大多數應用場合，能起到良好的增強效果。
【IPC分類】G06T5-40
【公開號】CN104680500
【申請?zhí)枴緾N201510067804
【發(fā)明人】胡劍鋒
【申請人】江西科技學院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月7日