[发明专利]运动图像对比度增强的直方图均衡装置及其方法

说明书

                          技术领域

本发明涉及运动图像对比度增强的直方图均衡装置及其方法，特别涉及具有简单硬件的直方图均衡装置及其方法。

                          背景技术

灰度级直方图提供一幅图像外貌的完整描述。合理控制给定图像的灰度级能增强该图像的外貌或对比度。

在对比度增强方法中，直方图均衡使用最广泛，且众所周知。根据图像的样本分布来增强给定图像的对比度的方法公开在下列参考文献中：[1]J.S.Lim，“二维信号和图像处理”，Prentice Hall，Englewood Cliffs，New Jersey，1990，[2]R.C.Gonzalez和P.Wints，“数字图像处理”，Addison-Wesley，Reading，Massachusetts，1977。

通常，因直方图均衡(所谓的“分布均衡”)有扩展动态范围的效果，故直方图均衡使结果图像的灰度级分布变得平坦，从而增强图像的对比度。

特别是在医学工程领域中，直方图均衡作为使采集的不清晰的图像像素间的对比度更清晰的方法，在图像识别方面是非常重要的。

这里简述一种典型的直方图均衡方法。

已知图像{X}由L个离散灰度级{X₀，X₁，…，X_L-1}组成。这里，X₀＝0代表黑色电平，而X_L-1代表白色电平。

概率密度函数(PDF)用下式(1)定义： p ( X k ) = n k n for k = 0 , 1 , … , L - 1 - - - ( 1 ) ]]>

式中，n_k表示图像{X}中灰度级{X_k}的频率，n代表图像{X}中的总样本(像素)数。此外，累积分布函数(CDF)用下式(2)定义。 c ( X k ) = Σ j = 0 k p ( X j ) - - - ( 2 ) ]]>

根据CDF，对于给定图像的输入样本(X_k)，典型直方图均衡的输出(Y)利用下述公式(3)得到。

Y＝c(X_k)X_L-1                             …(3)

以下参照图1到图3，详细描述直方图均衡方法。

图1示出了一幅具体图像的PDF的例子。即，输入亮度为0～255灰度级的亮度信号，然后计算每个灰度级的像素数目，将该结果除以像素总数，所得结果如图1所示。