一种新型直方图均衡化处理方法与流程

本发明涉及一种新型直方图均衡化处理方法，属于图像处理。

背景技术：

1、目前，直方图均衡是增强对比度的一种图像增强方法，其主要的思想是将一幅图像像素点的直方图分布通过累计分布函数变成均匀分布，从而增强图像的对比度。为了增强图像的对比度，需要一个映射函数，将原图像的像素值均衡映射到新直方图中，这个映射函数需要满足两个条件：

2、1、不能打乱原有的像素值大小顺序，映射后亮、暗的大小关系不能改变；

3、2、映射后必须在原有的范围内，即像素映射函数的值域应在0和255之间；

4、所以，直方图均衡一般采用累积分布函数作为映射函数。

5、

6、其中，sk指当前灰度级经过累积分布函数映射后的值，n是图像中像素的总和，nj是当前灰度级的像素个数，l是图像中的灰度级总数。

7、累计分布函数有两个重要的性质。其一，累计分布函数是一个单调递增的函数，满足映射后亮、暗关系不改变的条件；其二，sk的值域范围是0-1，将sk*(l-1)后，像素映射函数的值域在0和255之间，满足条件。

8、如表1所示，假设共有16个像素点，通常图像的灰度级总数l是256，经过计算取整后，映射后的值如表2所示。

9、表1

10、 64 128 32 203 32 255 32 164 16 128 8 164 8 128 8 203

11、表2

12、

13、当原图的直方图有较窄高峰时，如图1、2所示，经过传统的直方图均衡化处理后，这些高峰被平均到其他像素点上，从而造成某些细节的丢失。如图3、4所示，当原图的直方图有较宽的高峰时，表示原图的像素值大多数存在于某一范围内，此时经过传统的直方图均衡化处理，处理后的图像将会表现出不自然的过分增强，即图像失真。综上，只要原图像的像素点分布不是均匀的，经过传统的直方图均衡算法处理后，都会对增强后的图像造成损伤。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种新型直方图均衡化处理方法，解决图像直方图均衡化变换后图像的灰度级减少，细节消失的问题，对比度自然，图像不失真，应用范围更广。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、一种新型直方图均衡化处理方法，它包括：

4、步骤s1、导入图像；

5、步骤s2、判断图像是否为彩色图像，若是，则进入步骤s3，若否，则进入步骤s4；

6、步骤s3、通过函数将彩色图像转换为灰度图像；

7、步骤s4、依次扫描原始灰度图像的每一个像素，计算出图像的灰度直方图，同时得到图像像素点的最大值和最小值；

8、步骤s5、计算灰度直方图的累积分布函数；

9、步骤s6、将累积分布函数代入到映射函数中，得到输入与输出之间的映射关系；

10、步骤s7、根据新的输入与输出之间的映射关系进行图像变换。

11、进一步，所述步骤s2中判断图像是否为彩色图像，具体包括如下步骤：

12、扫描导入的整张图像，计算图像的所有像素点值；

13、设图像的所有像素点值之和为m，第一通道所有像素点值之和为n；

14、若m/3等于n，则判定导入的图像为灰度图像；

15、若m/3不等于n，则判定导入的图像为彩色图像。

16、进一步，所述步骤s3中通过cv2.cvtcolor函数将彩色图像转换为灰度图像。

17、进一步，所述步骤s4中灰度直方图的计算公式为：

18、h[gray[i,j]]+＝1

19、其中，h为直方图数组，gray[i,j]为对应像素点的值。

20、进一步，所述步骤s5中灰度直方图的累积分布函数的计算公式为：

21、h2[n]＝h2[n-1]+h[n]

22、其中，h[n]为直方图数组，h2[n]为累积直方图数组。

23、进一步，所述步骤s6具体包括如下步骤：

24、将得到的累积分布函数带入到第一映射函数内进行计算，再将计算得到的结果代入到第二映射函数中，得到新的输入与输出之间的映射关系。

25、进一步，所述第一映射函数的关系式为：

26、

27、其中，α是防溢出系数；exp()是以自然常数e为底的指数函数；β是微调参数；为累积分布函数，n是图像中像素点个数的总和，nj是当前灰度级的像素个数，j是图像中的灰度级。

28、进一步，所述第二映射函数的关系式为：

29、pixel＝y*(max-min)

30、其中，y是第一映射函数得到的结果；max表示图像像素点中值最大的数；min表示图像像素点中值最小的数；pixel表示经过映射函数映射后的像素点值。

31、采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

32、(1)通过本发明提出的新的映射函数，在进行图像处理时，可解决传统图像直方图均衡化变换后灰度级减少，某些细节消失的问题；

33、(2)通过本发明提出的新的映射函数，在进行图像处理时，解决传统图像直方图均衡化变换后，图像对比度不自然的过分增强，造成图像的失真；

34、(3)通过本发明提出的新的映射函数，可以将图像的对比度进行提升；

35、(4)通过本发明提出的新的映射函数，可以将图像物体的边缘进行增强，从而使物体的轮廓更明显。

36、(5)通过本发明提出的新的映射函数，在进行图像处理时，对于像素点非均匀分布的图像，本发明亦能得到良好的处理效果，使直方图均衡化的应用范围更广。

技术特征：

1.一种新型直方图均衡化处理方法，其特征在于，它包括：

2.根据权利要求1所述的新型直方图均衡化处理方法，其特征在于，所述步骤s2中判断图像是否为彩色图像，具体包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的新型直方图均衡化处理方法，其特征在于，所述步骤s3中通过cv2.cvtcolor函数将彩色图像转换为灰度图像。

4.根据权利要求1所述的新型直方图均衡化处理方法，其特征在于，所述步骤s4中灰度直方图的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的新型直方图均衡化处理方法，其特征在于，所述步骤s5中灰度直方图的累积分布函数的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的新型直方图均衡化处理方法，其特征在于，所述步骤s6具体包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的新型直方图均衡化处理方法，其特征在于，所述第一映射函数的关系式为：

8.根据权利要求6所述的新型直方图均衡化处理方法，其特征在于，所述第二映射函数的关系式为：

技术总结
本发明公开了一种新型直方图均衡化处理方法，它包括：步骤S1、导入图像；步骤S2、判断图像是否为彩色图像，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S4；步骤S3、通过函数将彩色图像转换为灰度图像；步骤S4、依次扫描原始灰度图像的每一个像素，计算出图像的灰度直方图，同时得到图像像素点的最大值和最小值；步骤S5、计算灰度直方图的累积分布函数；步骤S6、将累积分布函数代入到映射函数中，得到输入与输出之间的映射关系；步骤S7、根据新的输入与输出之间的映射关系进行图像变换。本发明提供一种新型直方图均衡化处理方法，解决图像直方图均衡化变换后图像的灰度级减少，细节消失的问题，对比度自然，图像不失真，应用范围更广。

技术研发人员：陆金旺
受保护的技术使用者：常州星宇车灯股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15