[发明专利]一种工业X射线图像对比度增强方法

说明书

本发明属于图像增强技术领域，公开一种工业X射线图像对比度增强方法。该方法首先利用不同尺度的高斯中心环绕函数估算原图的环境入射光分量和反射光分量，然后利用一复合函数对每个尺度的归一化反射光分量进行变换，接着对所有变换图进行加权平均并进行自适应拉伸、量化和截断，最后利用引导滤波减少噪声。本发明实现了工业X射线图像的快速增强，具有较好的稳定性，对工业X射线图像有不错的增强效果，能有效提高后续图像处理或识别的准确率和效率。

技术领域

本发明涉及图像增强技术，具体涉及一种高动态范围的工业X射线图像对比度增强方法。

背景技术

X射线是工业无损检测中一种常用技术，现代X射线平板探测成像系统中，X射线图像基本都是16位，其包含丰富的图像细节信息，可供工人观察并判断工件质量。由于目前主流PC显示器的显示范围只能支持8位，图像内的大量信息在灰度范围从16位线性压缩到8位时都丢失了。为了使高灰度范围的图像适合人眼观察，最常见的解决办法是采用调窗的方式，将某一窗内的像素灰度值，线性映射到显示器能显示的范围来提高亮度与对比度。但由于工件材料、密度、厚度等原因各异，不同工件图像差异较大，并不能很好地确定合适的窗宽与窗位，而且对于一些结构复杂的工件，不同部位需要不同的窗宽与窗位，因此调窗无法提供快捷理想的工业X射线图像对比度增强效果。

多尺度Retinex是目前常用的图像对比度增强算法，但其是针对RGB彩色图像发展而来的理论体系，虽然在工业X射线图像中也可以起到一定的增强作用，但是有色偏严重，对比度拉伸不够，噪声抑制能力较差的缺点。本发明主要针对工业X射线图像的特点，对多尺度Retinex算法进行改进，为后续的图像分析识别提供快速、稳定、有效的图像对比度增强方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供一种工业X射线图像对比度增强方法。

本发明采用以下技术方案实现：

一种工业X射线图像对比度增强方法，包括以下步骤：

(1)估算不同尺度下原工业X射线图像的环境入射光分量；

(2)计算不同尺度下原工业X射线图像的反射光分量；

(3)将反射光分量进行归一化；

(4)用复合函数对归一化反射光分量进行变换，得到不同尺度下的单尺度变换图像；

(5)对不同尺度下的单尺度变换图进行加权平均，得到多尺度变换图像；

(6)对多尺度变换图像进行自适应拉伸，得到拉伸图像；

(7)对拉伸图像进行量化和截断处理，得到量化图像；

(8)对量化图像进行引导滤波处理，滤除噪声，得到最终的对比度增强图像。

优选地，步骤(1)包括：使用N个尺度因子各不相同的高斯中心环绕函数G_i(x,y)分别与原工业X射线图像S(x,y)作卷积，其中：i＝1，2，…，N，从而得到N个不同尺度下原工业X射线图像的环境入射光分量L_i(x,y)，i＝1，2，…，N；其中：σ_i表示尺度为i的高斯中心环绕函数的标准差；系数K_i表示归一化因子，K_i使归一化条件∫∫G_i(x,y)dxdy＝1得以成立；e表示自然对数；x表示原工业X射线图像像素点横坐标；y表示原工业X射线图像像素点纵坐标。

优选地，步骤(2)包括：将原工业X射线图像S(x,y)与N个环境入射光分量L_i(x,y)分别做除法运算，还原出各个尺度的反射光分量i＝1，2，…，N。

优选地，将N个反射光分量D_i(x,y)都归一化到[0,1]内，得到归一化图像I_i(x,y)，i＝1,2,…,N。