[发明专利]根据边缘和亮度特征进行自适应调整的图像增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像增强方法。特别是涉及一种能够将输入的不同边缘特征和亮度特征的图像进行不同方式的滤波和亮度改善，使输出图像拥有更加适合人眼接受的特征，同时能抑制图像的细节损失，对输入图像进行均匀化，实现了数字图像增强的根据边缘和亮度特征进行自适应调整的图像增强方法。

背景技术

在数字图像处理的所有步骤中，图像增强是数字图像处理最简单和最有吸引力的领域。对图像进行增强的基本指导思想是使图像中被模糊的细节得到更明显的显示，或者使图像中某些希望重点突出的部分得到更明显的显示。

现今的数字图像增强的方法主要分为空间域处理和频域处理两大类。空间域增强处理，是指对构成图像的各个像素直接进行操作的过程。频域增强处理，是指在对图像进行弗利叶变换的基础上进行处理和修改。空间域和频域的滤波处理都各自包括平滑滤波器和锐化滤波器。锐化滤波处理的目的是使图像的边缘更加突出和增加清晰程度；平滑滤波处理的目的是减小图像的噪声和使图锐利程度下降。其中图像空间域的滤波处理具有快速准确实现方便的特点。

在图像经过空间滤波处理后，需要对图像进行亮度调整处理，虽然后面提到的直方图均匀化也可以调整亮度，但是直方图均匀化是以牺牲一部分灰度值来实现的亮度调整，所以在均匀化之前进行一步亮度调整具有能更加准确还原原始图像的作用。

图像增强领域中有很多方法应用较广泛，除了空间域和频域滤波处理之外，还有直方图处理操作能有效的增强图像。由于直方图均匀化不仅能够使直方图分布变得平坦均匀而且可以有效扩展图像动态范围从而增强对比度。

现将已知的图像增强方法的专利介绍如下：

1.专利申请号为97111448.X的专利申请，所公开的一种采用低通滤波和直方图均衡化的图像增强方法及其装置，在其方法中对输入图像信号进行低通滤波然后进行直方图均衡化以得到对比度增强的信号。然后从输入图像信号中减去低通滤波过的信号。接着将被减的值加到对比度增强的信号上，将所加结果作为图象增强的输出信号。这样，可以提高以给定图像信号的对比度，而不会增加背景噪声。

该专利通过以下步骤实现

a)对输入图像信号进行低通滤波以输出一低通滤波过的信号；

b)对低通滤波过的信号进行直方图均衡化以输出一对比度增强的信号；

c)从输入图像信号中减去低通滤波过的信号；

d)通过将在所述步骤c)中被减的值与该对比度得到增强的信号相加起来产生一信号并输出该信号。

所存在的问题和缺点，以及其原因：该专利方法可以提高对比度并且降低输入图像的噪声，不过使用范围并不宽广。对于存在背景噪声或对比度不强的图像可以提高图像质量，但同时也会削弱图像的边缘效果，所以在应用于存在噪声但图像边缘不锐利的图像时，就会出现在降噪的同时却模糊原始图像的现象。

2.专利申请号为97113793.5的专利申请所公开的一种采用除噪和直方图均衡的图像增强电路及其方法，该图像增强电路包括：除噪器，用于检测存在于输入图像信号中的具有脉冲分量的噪声，修整监测到的脉冲噪声，并输出除噪信号；直方图均衡器，用于根据一屏幕单元中的除噪信号和灰度级分布来计算累计分布函数值，并根据该累积分不含数值将该除噪信号映射到新的灰度级。该电路首先移去在输入信号中包含的噪声，然后对该除噪信号进行了直方图均衡，从而增强了对比度。此外还防止了噪声放大从而改进了图像质量。

所采用的技术手段和方法步骤

a)首先进行噪声消除，检测输入图像信号中存在的具有的脉冲分量噪声的噪声，修整监测到的脉冲噪声，应输出除噪信号；

b)然后进行直方图均衡器，根据一屏幕单元中的除噪信号和灰度级分布来计算累计分布函数值，并根据该累积分不含数值将该除噪信号映射到新的灰度级。

所存在的问题和缺点，以及其原因：该专利方法实质上和上面第一种举例的专利方法极其相似，因此不可避免也会出现前一种方法中出现的问题。对于存在背景噪声或对比度不强的图像可以提高图像质量，但同时也会削弱图像的边缘效果，所以在应用于存在噪声但图像边缘不锐利的图像时，就会出现在降噪的同时却模糊原始图像的现象。

3.专利申请号为99122874.X的专利申请所公开的一种保持输入图像亮度的图像增强装置和方法，其装置包括：直方图均衡器，用于均衡用预定数目的灰度级表示的输入图像，以及输出均衡的输出图像；补偿器，用于提取每一个输入输出图像的平均值以及按照输入和均衡的输出图像的平均值之间的平均差补偿均衡的输出图像。该装置和方法防止了亮屏的平均亮度降低，避免因直方图均衡带来的图像质量降低，提供了稳定的图像显示。