1.一种基于Sobel算子滤波的图像增强算法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,对原始图像进行数据归一化,如果原始图像为彩色图像,则转换成灰度图像,并以归一化和灰度化处理后的图像作为后续步骤的输入图像;
步骤2,获得突出原始图像边缘的图像,包括如下子步骤;
步骤2a,利用理想高通滤波器处理输入图像;
步骤2b,将步骤2a得到的图像与输入图像相加,得到简单的增强图像;
步骤2c,对步骤2b中得到的图像用Sobel算子进行锐化;
步骤3,获得初步的增强图像,包括如下子步骤,步骤3a,使用均值滤波器对输入图像进行平滑滤波,减少图像噪声;
步骤3b,对步骤3a得到的图像使用拉普拉斯算子处理;
步骤3c,将步骤3b得到的图像与输入图像相加得到初步锐化图像;
步骤4,将步骤2与步骤3得到的图像点乘,得到感兴趣部位的图像,Z(i,j)=S(i,j).*L(i,j) (3-1)其中S(i,j),L(i,j)分别为步骤2和步骤3得到的图像;
最终再将点乘后的图像Z(i,j)加到输入图像上,得到最终的增强图像R(i,j)。
2.如权利要求1所述的一种基于Sobel算子滤波的图像增强算法,其特征在于:步骤2a中利用理想高通滤波器处理输入图像的具体流程如下,首先对输入图像计算傅里叶变换:
k=0,1,...,X-1
b=0,1,...,Y-1
其中X,Y为输入图像横向和纵向上的总像素数,f(i,j)为输入图像在点(i,j)处的灰度值;
然后进行高通滤波:
滤波器传递函数满足:
d0为截止频率到原点的距离,d(k,b)为点(k,b)到原点的距离,G(k,b)=F(k,b)×H(k,b) (1-4)最后将G(k,b)进行傅里叶逆变换,得到高通滤波得到的图像:i=0,1,...,X-1
j=0,1,...,Y-1
g(i,j)即为滤波后的图像。
3.如权利要求1所述的一种基于Sobel算子滤波的图像增强算法,其特征在于:步骤2c中的Sobel算子为,利用Sobel算子对图像进行锐化后,对于点(i,j)有:Si=h(i-1,j-1)-h(i-1,j+1)+2h(i,j-1)-2h(i,j+1)+h(i+1,j-1)-h(i+1,j+1) (1-6)Sj=h(i-1,j-1)+2h(i-1,j)+h(i-1,j+1)-h(i+1,j-1)-2h(i+1,j)-h(i+1,j+1) (1-7)其中,h(i,j)为步骤2b获得的简单的增强图像,Si和Sj分别为图像在水平、垂直方向的梯度,则点(i,j)的灰度值为:
4.如权利要求1所述的一种基于Sobel算子滤波的图像增强算法,其特征在于:步骤3a中均值滤波过程表示为,其中,p(i,j)为滤波后的灰度值,q(a,b)是大小为(2m+1)×(2n+1)的滤波器模板,f(i,j)为输入图像的灰度值。
5.如权利要求1所述的一种基于Sobel算子滤波的图像增强算法,其特征在于:步骤3b中的拉普拉斯算子为,则利用拉普拉斯算子处理后,对于点(i,j)有:L(i,j)=p(i-1,j)+p(i,j-1)-4p(i,j)+p(i,j+1)+p(i+1,j) (2-2)其中,L(i,j)为处理后的图像,p(i,j)为均值滤波后的图像。
6.如权利要求1所述的一种基于Sobel算子滤波的图像增强算法,其特征在于:还包括步骤4,图像质量参数计算,具体包括如下子步骤,步骤4a,计算最终的增强图像的灰度均值评价图像的明暗程度;
其中X×Y为图像总像素数,灰度均值大的图像整体明亮;
步骤4b,计算最终的增强图像的峰值信噪比(PSNR)评价图像的失真情况;
其中R(i,j)和f(i,j)分别为输出和输入图像在点(i,j)处的灰度值,MSE为均方误差,
255为最大灰度级,PANR越大说明图像失真越小;
步骤4c,计算最终的增强图像熵值测量图像的质量,其中P(i)表示灰度值为i的像素占像素总数的比例,熵越大,反应的纹理信息越丰富。