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专利号: 2019103842659
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自适应的快速图像增强方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤1,输入待进行增强的原始图像A,用f(i,j)表示原始图像在像素点(i,j)处的灰度值,读取原始图像A各个像素点的灰度值;

步骤2,根据原始图像A的各点灰度值,统计各个灰度级k,k值的范围为0-255,k出现次数为G(k),得到原始图像的灰度直方图T;

步骤3,利用已经获得图像的灰度直方图,设定的对灰度直方图进行插值的步长step,对于原始灰度直方图上的像素点(i,j),根据步长step对原始的灰度直方图进行插值平滑处理,得到平滑后的灰度直方图T',再次扫描G(k),得到平滑后图像的最大灰度值Gmax和最小灰度值Gmin,并将平滑处理后的图像进行归一化处理记为I',将图像的灰度值k'变换到[0,1]区间,设G(k)'为I'中灰度级k'出现的次数;

步骤4,根据步骤3得到的归一化后的图像I',对于k'从0到1,扫描G(k)',经过统计学方法得到归一化后的图像I'中的灰度值的偏度值Skew(I');

步骤5,根据步骤4得到的灰度值的偏度值Skew(I'),通过偏度值的大小来判断图像的明暗程度,进而采取不同的策略对图像进行增强;若Skew(I')>0,将γ值的取值范围定为大于1,即γ∈(1,Gm);若Skew(I')<0,则将γ值的取值范围定为小于1,即γ∈(0,1);

步骤6,根据步骤5中得到的初步确定的γ值的取值范围,设定一个变量p,在γ值的取值区间中按照数值间隔p取定γ的值,对每一个取到的γ值计算相应的评价值,取评价值最优的γ值;

步骤7,根据步骤6所得的最优的γ值对经过归一化处理后的图像I'进行伽马变换处理,并对伽马变换处理后的增强图像进行反归一化处理;

步骤8,输出增强后的图像B。

2.根据权利要求1所述的一种自适应的快速图像增强方法,其特征在于:所述步骤3中将原始图像灰度直方图进行插值平滑处理所采用的公式为:上式中f(i,j)表示原始图像在像素点(i,j)处的灰度值,temp表示像素点(i,j)经过插值平滑处理后的灰度值,step表示预先设定的进行插值的步长;

将平滑处理后的图像进行归一化处理所采用的公式为:

上式中f(i,j)表示经过平滑处理的图像在像素点(i,j)处的灰度值,f'(i,j)表示归一化处理后图像在像素点(i,j)处的灰度值,Gmax是图像最大灰度值,Gmin是图像最小灰度值。

3.根据权利要求1所述的一种自适应的快速图像增强方法,其特征在于:所述步骤4中,根据步骤3得到的归一化后的图像I',对于k'从0到1,扫描G(k)',经过统计学方法得到归一化后的图像I'中的偏度值Skew(I'),具体计算如下:其中,E表示数学期望,μ表示均值,σ表示标准差,μ=EI',σ=EI'2-μ2。

4.根据权利要求1所述的一种自适应的快速图像增强方法,其特征在于:所述步骤5中,Gm=10。

5.根据权利要求1所述的一种自适应的快速图像增强方法,其特征在于:所述步骤6包括如下步骤:步骤6.1,判断γ值的取值范围,当γ∈(1,Gm)时,设为p=1;当γ∈(0,1)时,设为p=

0.1;

步骤6.2,计算当前γ1值的评价值fit1,记当前的评价值为最优评价值,即fitbest=fit1,保留当前评价值最优的γ1值;

步骤6.3,更新γ值,γ=γ+p,计算评价值fit2;

步骤6.4,若fit2>fitbest,则更新最优的评价值fitbest=fit2,保留当前评价最优的γ值,然后进入步骤6.5;若fit2≤fitbest,则顺序执行步骤6.5;

步骤6.5,判断是否达到终止条件,即循环遍历γ值若干次,若是,则输出评价值最优的γ值;若否,则返回执行步骤6.3。

6.根据权利要求5所述的一种自适应的快速图像增强方法,其特征在于:所述评价值fit2和fit2的具体计算公式为:其中,F1为反映图像像素差别的目标函数,定义为

式中,I(x,y)表示每个像素点在(x,y)的灰度值;

F2为使用像素强度值的目标函数,它能迅速得到最优解,具体定义如下:其中,M,N分别表示原始图像的列数和行数,I(x,y)表示每个像素的灰度值。

7.根据权利要求1所述的一种自适应的快速图像增强方法,其特征在于:所述步骤7中伽马变换采用的公式为:s=crγ

其中c是正常数,γ值由步骤6得到,r表示输入图像的灰度值,r∈[0,1],s表示输出图像的灰度值;

对归一化伽马变换后的图像进行反变换处理,其采用的公式为

f”(i,j)=(G'max-G'min)g'(i,j)+G'min式中,G'max和G'min分别为变换后图像的最大和最小灰度值,对于8位灰度图像,G'max=

255,G'min=0,g'(i,j)是指采用归一化的伽马变换增强后像素点(i,j)的灰度值,f”(i,j)为进行反归一化后像素点(i,j)的灰度值。