一种基于直方图分割的彩色图像增强方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，特别是指一种基于直方图分割的彩色图像增强方法。
【背景技术】
[0002] 图像增强技术能够改善图像的视觉效果，针对给定图像的应用场合，有目的地强 调图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大 图像中不同物体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量， 加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。因此，在近些年得到了快速的发展。
[0003] 目前，业内彩色图像增强的方法主要有以下几种：
[0004] 1、先将图像从RGB彩色空间转换为HIS彩色空间，然后增强亮度分量I，但是这种 方法由于需要进行彩色空间的相互转化，因此计算量通常比较大。
[0005] 2、先把彩色图像分为R、G、B共3幅子图像，然后分别对这3幅子图像进行处理，处 理后再合并，但是经此种彩色图像增强方法处理后的图像色彩失真严重。
[0006] 3直接处理3维彩色图像，将R、G、B三幅子图像的联合概率密度计算出来，然后 根据此概率密度进行直方图均衡化，但是这种方法计算联合概率密度算法复杂，运算量大。
[0007] 可见，现有的彩色图像增强方法存在计算量大或增强效果不好的问题，因此，急需 一种增强效果好且运算复杂度低的彩色图像增强方法。
【发明内容】
[0008] 为了解决现有的彩色图像增强方法计算量大或增强效果不好的问题，本发明提供 一种基于直方图分割的彩色图像增强方法，该方法运算复杂度较低，图像增强效果良好。
[0009] 本发明提供的一种基于直方图分割的彩色图像增强方法，包括以下步骤：
[0010] 按照灰度中值和分割后直方图等面积原则对待增强的彩色图像的R、G、B各分量 子图的灰度直方图依次进行两次分割，得到R、G、B各分量子图的四个灰度级区域；
[0011] 对R、G、B各分量子图的四个灰度级区域分别进行直方图均衡化，得到直方图均衡 化后的R、G、B分量子图；
[0012] 计算所述待增强的彩色图像的R、G、B各分量子图的各像素点的灰度级占所述待 增强的彩色图像的对应像素点的灰度级总数的比例，并根据计算出的比例将上一步骤中得 到的所述直方图均衡化后的R、G、B分量子图进行合并。
[0013] 上述方法中，所述按照灰度中值和分割后直方图等面积原则对待增强的彩色图像 的R、G、B各分量子图的灰度直方图依次进行两次分割，得到R、G、B各分量子图的四个灰度 级区域，包括步骤：
[0014] 对于每幅R、G、B分量子图，根据当前R/G/B分量子图的灰度中值对当前R/G/B分 量子图进行一次分割，得到当前R/G/B分量子图的前半部灰度级区域和后半部灰度级区 域；
[0015] 根据最大信息熵理论，按照等面积分割原则，用两个分别处于当前R/G/B分量子 图的前半部灰度级区域、后半部灰度级区域内的灰度级、分别对当前R/G/B分量子图的前 半部灰度级区域和后半部灰度级区域进行灰度直方图等面积分割，得到当前R/G/B分量子 图的第一灰度级区域至第四灰度级区域。
[0016] 上述方法中，所述对R、G、B各分量子图的四个灰度级区域分别进行直方图均衡化 的步骤中，对每幅R/G/B分量子图的四个灰度级区域分别进行直方图均衡化的方法为：
[0017] 分别计算当前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中各灰度级的 概率密度；
[0018] 计算当前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中各灰度级的概率 密度的累积分布函数；
[0019] 根据上一步骤计算的所述累积分布函数计算当前R/G/B分量子图的第一、第二、 第三、第四灰度级区域的直方图均衡化变换公式；
[0020] 根据各区域的直方图均衡化变换公式对当前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、 第四灰度级区域分别进行直方图均衡化。
[0021] 其中，所述当前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中各灰度级 的概率密度的计算方法为：
[0022]
【主权项】
1. 一种基于直方图分割的彩色图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤： 按照灰度中值和分割后直方图等面积原则对待增强的彩色图像的R、G、B各分量子图 的灰度直方图依次进行两次分割，得到R、G、B各分量子图的四个灰度级区域； 对R、G、B各分量子图的四个灰度级区域分别进行直方图均衡化，得到直方图均衡化后 的R、G、B分量子图； 计算所述待增强的彩色图像的R、G、B各分量子图的各像素点的灰度级占所述待增强 的彩色图像的对应像素点的灰度级总数的比例，并根据计算出的比例将上一步骤中得到的 所述直方图均衡化后的R、G、B分量子图进行合并。
2. 如权利要求1所述的基于直方图分割的彩色图像增强方法，其特征在于，所述按照 灰度中值和分割后直方图等面积原则对待增强的彩色图像的R、G、B各分量子图的灰度直 方图依次进行两次分割，得到R、G、B各分量子图的四个灰度级区域，包括步骤： 对于每幅R、G、B分量子图，根据当前R/G/B分量子图的灰度中值对当前R/G/B分量子 图进行一次分割，得到当前R/G/B分量子图的前半部灰度级区域和后半部灰度级区域； 根据最大信息熵理论，按照等面积分割原则，用两个分别处于当前R/G/B分量子图的 前半部灰度级区域、后半部灰度级区域内的灰度级、分别对当前R/G/B分量子图的前半部 灰度级区域和后半部灰度级区域进行灰度直方图等面积分割，得到当前R/G/B分量子图的 第一灰度级区域至第四灰度级区域。
3. 如权利要求2所述的基于直方图分割的彩色图像增强方法，其特征在于，所述对R、 G、B各分量子图的四个灰度级区域分别进行直方图均衡化的步骤中，对每幅R/G/B分量子 图的四个灰度级区域分别进行直方图均衡化的方法为： 分别计算当前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中各灰度级的概率 密度； 计算当前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中各灰度级的概率密度 的累积分布函数； 根据上一步骤计算的所述累积分布函数计算当前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、 第四灰度级区域的直方图均衡化变换公式； 根据各区域的直方图均衡化变换公式对当前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四 灰度级区域分别进行直方图均衡化。
4. 如权利要求3所述的基于直方图分割的彩色图像增强方法，其特征在于，所述当 前R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中各灰度级的概率密度的计算方法 为：
其中，上标r=R，G，B，分别用于表示对应R、G、B分量子图的参数； 分别表示1分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中灰度级为^的像素个数； <、<、<、<分别表示r分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中总的像素个 数；iTk；)、分别表示r分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区 域中灰度级为^的概率密度。
5. 如权利要求4所述的基于直方图分割的彩色图像增强方法，其特征在于，所述当前 R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域中各灰度级的概率密度的累积分布函 数的计算方法为：
其中，^和rr分量子图的第一灰度级区域的灰度级上限和下限；r1+1和rm为r分 量子图的第二灰度级区域的灰度级上限和下限；rm+dPru为r分量子图的第三灰度级区域 的灰度级上限和下限；ru+dPr^为r分量子图的第四灰度级区域的灰度级上限和下限； C「(x)、C丨(X)、CU、q(x)分别表示r分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域 中各灰度级的概率密度的累积分布函数。
6. 如权利要求5所述的基于直方图分割的彩色图像增强方法，其特征在于，所述当前 R/G/B分量子图的第一、第二、第三、第四灰度级区域的直方图均衡化变换公式的计算方法 为：
其中，gf(x)、K(.\.)、g.;'(.v)，g:(x)分别表不r分量子图的第一、第二、第三、第四灰 度级区域的直方图均衡化变换公式。
7. 如权利要求1至6任一项所述的基于直方图分割的彩色图像增强方法，其特征在于， 所述待增强的彩色图像的R、G、B各分量子图的各像素点的灰度级占所述待增强的彩色图 像的对应像素点的灰度级总数的比例的计算方法为：
其中，r=R，G，B，IJi，j)表示待增强的彩色图像的r分量子图的像素点（i，j)的灰 度级数，表示r分量子图的像素点（i，j)的灰度级占所述待增强的彩色图像的对应 像素点（i，j)的灰度级总数的比例。
8.如权利要求7所述的基于直方图分割的彩色图像增强方法，其特征在于，采用以下 公式将所述直方图均衡化后的R、G、B分量子图进行合并：
其中，R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)分别表示待增强的彩色图像的R、G、B各分量子图的像 素点（i，j)的灰度级数；WJ) > ^U)^WJ)分别表示直方图均衡化后的R、G、B分量 子图的对应像素点（i，j)的灰度级数；r=R，G，B时，C；(i，j)的计算方法为：
其中，a为预定值。
【专利摘要】本发明提供一种基于直方图分割的彩色图像增强方法，涉及图像处理领域，用于解决现有的彩色图像增强方法计算量大或增强效果不好的问题，本发明提供的方法包括步骤：按照灰度中值和分割后直方图等面积原则对待增强的彩色图像的R、G、B各分量子图的灰度直方图依次进行两次分割：对上一步骤分割后得到的R、G、B各分量子图的四个灰度级区域分别进行直方图均衡化；计算待增强的彩色图像的R、G、B各分量子图的各像素点的灰度级占所述待增强的彩色图像的对应像素点的灰度级总数的比例，并根据计算出的比例将上一步骤中得到的直方图均衡化后的R、G、B分量子图进行合并。上述方案运算复杂度较低，图像增强效果良好。
【IPC分类】G06T5-40
【公开号】CN104574328
【申请号】CN201510004892
【发明人】周刊
【申请人】北京环境特性研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月6日