一種圖像增強方法技術

本發明專利技術屬于數字圖像處理技術領域，公開了一種圖像增強方法。本發明專利技術是針對應用三高斯感受野模型對低質量灰度圖像進行直接增強時，在低對比度處增強效果不明顯而在高對比度處存在過增強的問題而提出的，具體包括如下步驟：平滑處理，制取歸一化的放大，制取濾波模板，制取對比度圖，選取模板進行濾波處理。本發明專利技術的圖像增強方法利用非經典感受野的動態特性，根據圖像的像素點對比度值的不同，選取不同的濾波模板進行處理，而不同的濾波模板具有不同的參數值，因而可以避免三高斯增強方法模板固定的缺陷，使圖像在低對比度處的增強效果得到顯著提升的同時，在高對比度處的過增強也得到有效的抑制。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于數字圖像處理
，特別涉及。
技術介紹
圖像信息是傳遞信息的重要媒體和手段，但是由于各種原因，獲得的圖像常常不夠清晰或存在其它方面的不足。為了研究和分析圖像，需要對圖像進行必要的處理。對于數字圖像，常用圖像增強技術來改善圖像的質量。李朝義等提出了三高斯圖像增強方法，具體可參見文獻:Role of the extensive area outside the X-cell receptive field in brightness information transmission，VisionRes，Vol. 31，No. 9，1529-1540，1991。用三高斯模型模擬視網膜細胞感受野對圖像進行處理，在有效地對圖像邊緣輪廓進行增強的同時，又能保持圖像亮度梯度信息的傳遞。但是由于在對圖像進行處理的過程中，三高斯模板的參數選取是固定的，因此三高斯圖像增強方法存在不足，即在在低對比度處增強效果不明顯，而在高對比度處存在過增強。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有的圖像增強中應用三高斯感受野模型對低質量灰度圖像進行直接增強時，在低對比度處增強效果不明顯而在高對比度處過增強的問題，提出了。本專利技術的技術方案是，具體包括如下步驟Si.平滑處理，具體為對原始目標圖像進行平滑濾波；S2.制取歸一化的放大圖，具體為對平滑濾波后的原始目標圖像先進行灰度歸一化處理，再進行放大處理，得到歸一化的放大圖像，記作圖像L ；S3.制取濾波模板，具體為通過對三高斯模型中興奮區半徑和抑制區敏感度取不同的值，得到η個濾波模板；S4.制取對比度圖，具體為對步驟S2得到的圖像L進行計算得到對比度圖，然后對得到的對比度圖進行歸一化處理，得到最終的對比度圖；S5.選取模板進行濾波處理，具體為將對比度區間分成η個相等的子區間 H^tvm3. . . . mn，根據對比度圖中每個像素點對應的子區間得到圖像L中每個像素點對應的濾波模板，將圖像L中每個像素點與其對應的濾波模板進行濾波處理，進而得到增強圖像， 將得到增強圖像縮小為原始目標圖像大小，得到最終的增強圖像。進一步的，步驟S4中所述的計算具體過程如下對于圖像L依次計算以每個像素為中心的鄰域內的像素值的標準差，將這個標準差作為該像素的對比度值，得到對比度圖。本專利技術的有益效果本專利技術的圖像增強方法利用非經典感受野的動態特性，根據圖像的像素點對比度值的不同，選取不同的濾波模板進行處理，而不同的濾波模板具有不同的參數值，因而應用本專利技術方法對圖像進行增強，可以避免三高斯增強方法模板固定的缺陷，使圖像在低對比度處的增強效果得到顯著提升的同時，在高對比度處的過增強也得到有效的抑制。 附圖說明圖1是本專利技術的流程示意圖。圖2是實例中采用本專利技術方法進行實際測試時，在最低對比度處和最高對比度處應用的濾波模板二維圖。圖3是實例中采用本專利技術方法對Lerma圖像進行實際測試的結果同直接增強結果的對比圖組。具體實施例方式下面結合附圖和具體的實例對本專利技術做進一步的闡述。測試圖像是從美國南加州大學USI-SIPI image database上下載的Lenna圖像， 其大小為512X512，對其增強的具體流程如圖1所示，具體過程如下Si.平滑處理，選取滑動窗口大小為3X3的維納濾波器對原始目標Lerma圖像進行平滑濾波，這樣的平滑處理能夠降低原始圖像中噪聲對最終處理結果的影響。S2.制取歸一化的放大圖，具體為先對平滑濾波后的原始目標Lerma圖像進行放大處理，再對得到的圖像進行灰度歸一化處理，得到放大的歸一化圖像，記作圖像L。為更好的模擬視網膜細胞感非經典受野的去抑制特性，本實施例中三高斯模板的大小選擇為23X23。因此，需要將原始圖像進行放大，以適應三高斯模板的濾波處理。本實例中，具體放大倍數為3，即放大為原圖的3倍。這里的三倍放大處理具體采用雙線性插值法。S3.制取濾波模板，具體為通過對三高斯模型中興奮區半徑和抑制區敏感度取不同的值，得到η個濾波模板。η的取值可以根據實際情況具體選取，在本實施例中η取40。根據視網膜細胞感受野在生理上的動態特性，依照在低對比度時，興奮區半徑和抑制區敏感度同時增大；在高對比度時，興奮區半徑和抑制區敏感度同時減小的原則，對三高斯模型中興奮區半徑和抑制區敏感度參數組進行不同取值，得到η個濾波模板，濾波模板的制取具體可參考文獻 Role of the extensive area outside the X-cell receptive field in brightness information transmission,Vision Res,Vol. 31,No. 9,1529-1540, 1991。本實施例中，可以將得到的η個濾波模板按照對圖像中低對比度處進行處理到對高對比度處進行處理的順序進行排序Oi1, n2, n3. . . . ηη)。本實施例中，濾波模板的大小具體為23X23。S4.制取對比度圖，具體為對步驟S2得到的圖像L進行計算得到對比度圖，然后對得到的對比度圖進行歸一化處理，得到最終的對比度圖。這里計算對比度圖可以采用標準差進行，具體為對于圖像L依次計算以每個像素為中心的鄰域內的像素值的標準差，將這個標準差作為該像素的對比度值，得到對比度圖。這里，鄰域的大小具體為7X7。本領域的普通技術人員應該意識到還可以通過其它方式計算得到對比度圖。制取對比度圖的目的在于后續的增強處理根據圖像L的對比度的不同(步驟S4中得到的對比度圖)，自適應地選取步驟S3中的不同模板對圖像進行濾波處理。S5.選取模板進行濾波處理，具體為將對比度區間分成η個相等的子區間 H^tvm3. . . . mn，根據對比度圖中每個像素點對應的子區間得到圖像L中每個像素點對應的濾波模板，將圖像L中每個像素點與其對應的濾波模板進行濾波處理，進而得到增強圖像， 將得到增強圖像縮小為原始目標圖像大小，得到最終的增強圖像。為了與步驟S3得到的排序后的(ηι，η2，η3....ηη)相對應，這里的η個相等的子區間mi; m2, m3. . . . mn具體從小到大進行排列，即Hi1具體為[0，η/1)，其它依次類推。需要說明的是，在步驟S3中，η個濾波模板可以按照任何順序進行排序，而子區間與模板的對應關系具體為較低的子區間對應值較大的興奮區半徑和抑制區敏感度參數組的濾波模板，較高的子區間對應值較小的興奮區半徑和抑制區敏感度參數組的濾波模板， 而η個濾波模板的興奮區半徑和抑制區敏感度參數的變化趨勢是一致的，因而可以與η個子區間——對應。為了減少計算復雜度，在具體實施過程中，可以采用下面的一種方法進行具體實施步驟S4中得到的對比度圖中元素的取值范圍是0到1，將對比度區間分成η個相等的子區間Hi1, m2, m3. . . . mn ；用步驟S3中得到的η個濾波模板(叫，n2, n3. . . . ηη)分別與圖像L進行卷積運算，得到η幅圖像1^ , .... Rn ；制取與圖像L大小相同的空矩陣R ；獲取步驟S4中得到的對比度圖中值在區間ml中的點的坐標. . . 取圖像隊中對應坐標a1; a2, a3——Bi的灰度值r2, r3——并將它們填入到R中對應坐標a1; a2, a3——Bi 的位置，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種圖像增強方法，具體包括如下步驟：Ｓ１．平滑處理，具體為：對原始目標圖像進行平滑濾波；Ｓ２．制取歸一化的放大圖，具體為：對平滑濾波后的原始目標圖像進行灰度歸一化處理和放大處理，得到歸一化的放大圖像，記作圖像Ｌ；Ｓ３．制取濾波模板，具體為：通過對三高斯模型中興奮區半徑和抑制區敏感度取不同的值，得到ｎ個濾波模板；Ｓ４．制取對比度圖，具體為：對步驟Ｓ２得到的圖像Ｌ進行計算得到對比度圖，然后對得到的對比度圖進行歸一化處理，得到最終的對比度圖；Ｓ５．選取模板進行濾波處理，具體為：將對比度區間［０，１］分成ｎ個相等的子區間ｍ１，ｍ２，ｍ３．．．．ｍｎ，根據對比度圖中每個像素點對應的子區間得到圖像Ｌ中每個像素點對應的濾波模板，將圖像Ｌ中每個像素點與其對應的濾波模板進行濾波處理，進而得到增強圖像，將得到增強圖像縮小為原始目標圖像大小，得到最終的增強圖像。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李永杰，許子龍，李朝義，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：90