专利名称：一种胶体晶体衍射图像增强方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理方法，具体涉及一种胶体晶体衍射图像增强方法。
背景技术：
近年来，胶体晶体相变动力学已成为当前研究热点之一。胶体晶体由晶格常数为微米或亚微米量级的胶体颗粒构成，其观测的空间与时间比原子晶体大几个数量级，检测手段更加有效。另外，光子与电子相比运动速度更快、体积更小，以光子作为信息及能量的载体制成的光学器件比传统的电子器件集成度更高、处理速度更快。可以改变胶体粒子的材料，生产具有特殊功能的光子晶体。光子晶体中由于介电常数的空间周期分布，使一部分光不能 通过，这样的能带范围被称为光子禁带。1987年,Yablonovitch和John分别独立提出了光子晶体的概念。1991年，Yablonovitch制成了第一个光子晶体。光子晶体的出现推动了光学器件研制的发展，涉及到微波通信、滤波技术、隐身技术等诸多方面。Kossel (科塞尔)衍射方法是研究胶体晶体相变过程的一种重要方法。Clark和Ackerson首先将Kossel衍射方法应用在胶体晶体研究方面。采用与胶体晶体颗粒尺寸相当波长的激光沿样品表面法线方向照射，当满足布拉格衍射条件时，可以得到Kossel条纹。由于激光亮度较强，所成图像中心区域亮度太高。另外,激光照射到毛玻璃产生散射，产生了一定的背景噪声。相比而言，作为有效信息的Kossel线暗条纹则显得不够清晰，图像对比度较差。如何获得清晰Kossel条纹的图像增强方法成为一项重要研究内容。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种胶体晶体衍射图像的增强方法，利用这种方法对胶体晶体衍射图像进行处理，能够得到Kossel线清晰度增强的胶体晶体衍射图像。为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是
一种胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于将中值滤波器、傅里叶变换、傅里叶反变换、频域巴特沃斯高频强调滤波器、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化、直方图匹配各单元按照不同组合顺序进行组合，获得Kossel线清晰度增强效果算子，用该算子对胶体晶体衍射图像的原始图像进行增强处理，得到Kossel线清晰度增强的胶体晶体衍射图像；上述组合中，各单元或使用一次、或使用一次以上或部分单元不使用，但必须保证组合过程有至少两个单元，最后获得不同的衍射增强效果算子。按上述技术方案，当采用频域巴特沃斯高频强调滤波单元时，设置两个调整参数，分别是巴特沃斯高频强调滤波器截止频率化、和巴特沃斯高频强调中原始图像所占比例两个参数的调整范围分别为:0〈 D0〈100、和0〈a〈l , 当采用拉普拉斯-高斯高频强调算子单元时，对该单元设置一个调整参数拉普拉斯-高斯算子中原始图像所占比例匕该参数的调整范围为'0<b<l。按上述技术方案，由中值滤波器、傅里叶变换、频域巴特沃斯高频强调滤波器、傅里叶反变换、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化和中值滤波器按先后顺序依次组合形成Kossel线清晰度增强效果算子，对原始图像进行处理，得到胶体晶体有效衍射信息增强的结果图像。按上述技术方案,其中各参数为:i^=40、a =0. 3,b =0.2。按上述技术方案，由中值滤波器、频域巴特沃斯高频强调滤波器、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化、和中值滤波器按先后顺序依次组合形成Kossel线清晰度增强效果算子，对原始图像进行处理，得到胶体晶体有效衍射信息增强的结果图像。按上述技术方案，其中各参数为4=30、a =0.4、6 =0.3。按上述技术方案，由傅里叶变换、频域巴特沃斯高频强调滤波器、傅里叶反变换、拉普拉斯-高斯高频强调算子、和直方图均衡化按先后顺序依次组合形成Kossel线清晰度增强效果算子，对原始图像进行处理，得到胶体晶体有效衍射信息增强的结果图像。 按上述技术方案，其中各参数为'D0=2Q、a =0. 2,b =0. 2。按上述技术方案，由直方图均衡化、中值滤波器、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化、和中值滤波器按先后顺序依次组合形成Kossel线清晰度增强效果算子，对原始图像进行处理，得到胶体晶体有效衍射信息增强的结果图像。按上述技术方案,其中涉及的参数为4 =0. 5。上述的Kossel线增强方法中，每个单元的基本原理和具体表达是
I、中值滤波器(Median filter)
中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的灰度值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。方法是用某种结构的二维滑动模板，将板内像素按照灰度值的大小进行排序，生成单调上升(或下降)的为二维数据序列。二维中值滤波输出为=- Ir, v -1), (kj € Bf)丨,其中y) ,g(x, y)分别为原始图像和处理后图像。W为二维模板，通常为2*2，3*3区域，也可以是不同的形状，如线状，圆形，十字形，圆环形等。2、离散傅里叶变换(DFT)及反变换
单变量连续函数/YV的傅里叶变换/YW定义为等式
其中 j = nf-\o相反，给定/YW，通过傅里叶反变换可以获得ff F(u)fJlMdu
这两个等式组成了傅里叶变换对，即一个函数可以从它的反变换中重新获得。将这些等式扩展到两个变量U和K F(^v)= f F，类似地，反变换为
fI^vj= f P(K,y)e'Jh{m*mdudv
I體墙
单变量离散函数f(x)(其中x=0，l，2，…，M-1)的傅里叶变换(DFT)由以下等式给出
I麗4
u=0，l，2，…，M-I同样，给出F(U)，能用反DFT来获得原函数
权利要求
1.一种胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于将中值滤波器、傅里叶变换、傅里叶反变换、频域巴特沃斯高频强调滤波器、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化、直方图匹配各单元按照不同组合顺序进行组合，获得Kossel线清晰度增强效果算子，用该算子对胶体晶体衍射图像的原始图像进行增强处理，得到Kossel线清晰度增强的胶体晶体衍射图像；上述组合中，各单元或使用一次、或使用一次以上或部分单元不使用，但必须保证组合过程有至少两个单元，最后获得不同的衍射增强效果算子。
2.根据权利要求I所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于当采用频域巴特沃斯高频强调滤波单元时，设置两个调整参数，分别是巴特沃斯高频强调滤波器截止频率和巴特沃斯高频强调中原始图像所占比例&两个参数的调整范围分别为《D0〈100、和0〈a〈l ,当采用拉普拉斯-高斯高频强调算子单元时，对该单元设置一个调整参数拉普拉斯-高斯算子中原始图像所占比例h该参数的调整范围为'0<b<l。
3.根据权利要求I或2所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于由中值滤 波器、傅里叶变换、频域巴特沃斯高频强调滤波器、傅里叶反变换、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化和中值滤波器按先后顺序依次组合形成Kossel线清晰度增强效果算子，对原始图像进行处理，得到胶体晶体有效衍射信息增强的结果图像。
4.根据权利要求3所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于其中各参数为D0-AQ^a =0.3、/ =0.2。
5.根据权利要求I或2所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于由中值滤波器、频域巴特沃斯高频强调滤波器、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化、和中值滤波器按先后顺序依次组合形成Kossel线清晰度增强效果算子，对原始图像进行处理，得到胶体晶体有效衍射信息增强的结果图像。
6.根据权利要求5所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于其中各参数为D0=iMa =0.4、/ =0.3。
7.根据权利要求I或2所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于由傅里叶变换、频域巴特沃斯高频强调滤波器、傅里叶反变换、拉普拉斯-高斯高频强调算子、和直方图均衡化按先后顺序依次组合形成Kossel线清晰度增强效果算子，对原始图像进行处理，得到胶体晶体有效衍射信息增强的结果图像。
8.根据权利要求7所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于其中各参数为D0 二 2S)、a =0.2、/ =0.2。
9.根据权利要求I或2所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于由直方图均衡化、中值滤波器、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化、和中值滤波器按先后顺序依次组合形成Kossel线清晰度增强效果算子，对原始图像进行处理，得到胶体晶体有效衍射信息增强的结果图像。
10.根据权利要求9所述的胶体晶体衍射图像的增强方法，其特征在于其中涉及的参数为b =0. 5。
全文摘要
本发明一种胶体晶体衍射图像的增强方法，将中值滤波器、傅里叶变换、傅里叶反变换、频域巴特沃斯高频强调滤波器、拉普拉斯-高斯高频强调算子、直方图均衡化、直方图匹配各单元按照不同组合顺序进行组合，获得Kossel线清晰度增强效果算子，用该算子对胶体晶体衍射图像的原始图像进行增强处理，得到Kossel线清晰度增强的胶体晶体衍射图像；上述组合中，各单元或使用一次、或使用一次以上或部分单元不使用，但必须保证组合过程有至少两个单元，最后获得不同的衍射增强效果算子。该方法实现对胶体晶体衍射图像有效信息的增强的效果，为进行胶体晶体相变动力学研究提供了极大的帮助。
文档编号G06T5/00GK102722869SQ20121016492
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者李家志, 杨皓, 石剑, 罗威, 谭显春, 赵开敏, 陈羽亭 申请人:中国舰船研究设计中心