一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于，所述方法包括步驟：S1：圖像雙邊濾波去噪；S2：圖像亮度直方圖均衡化；S3：基于改進(jìn)的伽馬校正增強(qiáng)圖像對(duì)比度；S4：圖像飽和度修正。本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，結(jié)合直方圖均衡和Gamma校正技術(shù)，對(duì)比度增強(qiáng)效果好，能有效提高圖像的層次感和通透性，進(jìn)一步地，本發(fā)明專利技術(shù)基于對(duì)比度增強(qiáng)后的彩色圖像進(jìn)行飽和度修正，能顯著提高彩色圖像的顏色飽和度，極大地改善了彩色圖像的視覺(jué)效果。

An Adaptive Contrast Enhancement Method for Color Images

The invention provides an adaptive contrast enhancement method for color images, which is characterized by steps: S1: bilateral image filtering denoising; S2: image brightness histogram equalization; S3: image contrast enhancement based on improved gamma correction; S4: image saturation correction. The invention provides an adaptive contrast enhancement method for color images. Combining histogram equalization and Gamma correction technology, the contrast enhancement effect is good, and the image hierarchy and permeability can be effectively improved. Furthermore, the saturation correction of the color image based on contrast enhancement can significantly improve the color saturation of the color image and greatly improve the color. Visual effects of color images.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法
本專利技術(shù)涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法。
技術(shù)介紹
對(duì)比度增強(qiáng)在提高圖像視頻質(zhì)量上起著非常關(guān)鍵的作用，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別以及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域。由于受到成像設(shè)備、成像光照條件等因素的影響，實(shí)際圖像通常存在對(duì)比度低、目標(biāo)局部細(xì)節(jié)信息不明顯等問(wèn)題，這將影響人眼對(duì)目標(biāo)精細(xì)辨識(shí)或機(jī)器自動(dòng)識(shí)別能力，在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用圖像對(duì)比度增強(qiáng)技術(shù)來(lái)提高圖像的視覺(jué)效果。目前圖像對(duì)比度增強(qiáng)方法主要分為直接增強(qiáng)方法和間接增強(qiáng)方法，在直接增強(qiáng)方法中，圖像對(duì)比度可以是由特定對(duì)比度指標(biāo)直接定義，然而，大多數(shù)這些指標(biāo)無(wú)法同時(shí)衡量陰影和高光細(xì)節(jié)處的對(duì)比度。相反，間接增強(qiáng)方法試圖通過(guò)重新分配概率密度來(lái)增強(qiáng)圖像對(duì)比度。即在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)重新分配圖像強(qiáng)度，沒(méi)有定義特定的對(duì)比度指標(biāo)。例如，直方圖均衡方法是一種經(jīng)典的間接增強(qiáng)方法，由于其計(jì)算簡(jiǎn)單、運(yùn)算速度快而被廣泛應(yīng)用，伽瑪Gamma校正技術(shù)通過(guò)使用變化的自適應(yīng)參數(shù)γ來(lái)達(dá)到直方圖修改的目的。本專利技術(shù)提供一種自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，能顯著提高圖像的對(duì)比度，提升圖像的層次感和通透性，提高視頻圖像的視覺(jué)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，所述方法包括步驟：S1：圖像雙邊濾波去噪；S2：圖像亮度直方圖均衡化；S3：基于改進(jìn)的伽馬校正增強(qiáng)圖像對(duì)比度；S4：圖像飽和度修正。優(yōu)選地，所述步驟S2中的直方圖均衡化方法包括步驟：S21：計(jì)算圖像各亮度等級(jí)的概率密度；S22：運(yùn)用加權(quán)分布函數(shù)調(diào)整概率密度；S23：計(jì)算圖像亮度的累積分布。優(yōu)選地，所述步驟S1中的雙邊濾波計(jì)算公式為：其中，g(u，v)表示像素點(diǎn)(u，v)雙邊濾波后的像素值，(p，q)是像素點(diǎn)(u,v)的K鄰域內(nèi)的像素點(diǎn),w(u，v，p，q)表示權(quán)重系數(shù)。優(yōu)選地，所述步驟S22的計(jì)算公式為：其中，α是調(diào)整因子，ρmax表示統(tǒng)計(jì)直方圖中的最大值，ρmin表示統(tǒng)計(jì)直方圖中的最小值。優(yōu)選地，所述步驟S3中改進(jìn)的Gamma校正函數(shù)表示為：其中，lmax表示輸入圖像的最大亮度值，l是當(dāng)前像素點(diǎn)的亮度值，Cw(l)表示亮度l對(duì)應(yīng)的累積直方圖。優(yōu)選地，所述步驟S4中對(duì)Gamma校正后的彩色圖像進(jìn)行飽和度修正的公式為：其中，l′表示Gamma校正后的亮度值，l表示Gamma校正前的亮度值，R、G、B分別表示飽和度修正前紅色R、綠色G、藍(lán)色B通道的像素值，R′、G′、B′分別表示飽和度修正后紅色R、綠色G、藍(lán)色B通道的像素值。本專利技術(shù)提出了一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，結(jié)合直方圖均衡和Gamma校正技術(shù)，對(duì)比度增強(qiáng)效果好，能有效提高圖像的層次感和通透性，進(jìn)一步地，本專利技術(shù)基于對(duì)比度增強(qiáng)后的彩色圖像進(jìn)行飽和度修正，能顯著提高彩色圖像的顏色飽和度，極大地改善了彩色圖像的視覺(jué)效果。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例中提供的一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法流程圖；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例中提供的直方圖均衡化處理流程圖。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式并參照附圖，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本專利技術(shù)的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本專利技術(shù)的概念。針對(duì)成像設(shè)備、成像光照條件等因素引起的視頻圖像對(duì)比度低、圖像通透性不足的問(wèn)題，本專利技術(shù)提出了一種自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，如圖1所示，該方法可以包括如下步驟：S1：圖像雙邊濾波去噪；為防止圖像噪聲放大，需要先對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理，本專利技術(shù)采用雙邊濾波進(jìn)行圖像平滑，雙邊濾波(Bilateralfilter)是一種非線性的濾波方法，是結(jié)合圖像的空間鄰近度和像素值相似度的一種折衷處理，同時(shí)考慮空域信息和灰度相似性，達(dá)到保邊去噪的目的。雙邊濾波器的好處是可以做邊緣保存，不像維納濾波或者高斯濾波降噪，都會(huì)較明顯地模糊邊緣，對(duì)于高頻細(xì)節(jié)的保護(hù)效果并不明顯。雙邊濾波器，輸出像素的值依賴于鄰域像素的值得加權(quán)組合，計(jì)算公式如下：其中，g(u，v)表示像素點(diǎn)(u，v)雙邊濾波后的像素值，(p，q)是像素點(diǎn)(u，v)的K鄰域內(nèi)的像素點(diǎn),w(u，v，p，q)表示權(quán)重系數(shù)。S2：圖像亮度直方圖均衡化；當(dāng)通過(guò)伽瑪校正直接修改對(duì)比度，這類方法多是針對(duì)圖像整體進(jìn)行處理，因此很可能在陰影和高光細(xì)節(jié)同時(shí)調(diào)整時(shí)出現(xiàn)局部增強(qiáng)不足或是局部增強(qiáng)過(guò)度的情況，增強(qiáng)效果較差。為改進(jìn)gamma校正這一缺點(diǎn)，本專利技術(shù)通過(guò)結(jié)合直方圖均衡化和Gamma校正方法進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，達(dá)到自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)效果。如圖2所示，直方圖均衡化方法包括如下步驟：S21：計(jì)算圖像各亮度等級(jí)的概率密度；具體地，先將RGB彩色圖像轉(zhuǎn)為YCbCr圖像，對(duì)Y亮度通道進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，不同亮度的概率密度計(jì)算方法如下：其中，ρ(l)表示亮度l的概率密度，nl表示圖像中亮度l的像素個(gè)數(shù)，N表示圖像的總像素個(gè)數(shù)；S22：運(yùn)用加權(quán)分布函數(shù)調(diào)整概率密度；優(yōu)選地，運(yùn)用加權(quán)分布函數(shù)進(jìn)行概率密度調(diào)整，計(jì)算方法如下：其中，α是調(diào)整因子，ρmax表示統(tǒng)計(jì)直方圖中的最大值，ρmin表示統(tǒng)計(jì)直方圖中的最小值。S23：計(jì)算圖像亮度的累積分布；具體地，先對(duì)ρw(l)進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算公式如下：然后，基于歸一化的加權(quán)概率密度ρw(l)，計(jì)算亮度l的累積分布：S3：基于改進(jìn)的Gamma校正增強(qiáng)圖像對(duì)比度；本專利技術(shù)結(jié)合直方圖修改方法和Gamma校正方法進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，具體地，采用圖像亮度的累積分布函數(shù)Cw(l)作為Gamma校正中的gamma變量值，擴(kuò)展圖像亮度的動(dòng)態(tài)范圍。改進(jìn)的Gamma校正函數(shù)表示為：其中，lmax表示輸入圖像的最大亮度值，l是當(dāng)前像素點(diǎn)的亮度值，Cw(l)表示亮度l對(duì)應(yīng)的累積直方圖。該方法可逐漸增加低強(qiáng)度并避免高強(qiáng)度的顯著減少。S4：圖像飽和度修正。優(yōu)選地，為降低對(duì)比度增強(qiáng)對(duì)顏色飽和度的影響，本專利技術(shù)進(jìn)一步對(duì)圖像飽和度進(jìn)行修正，采用Gamma校正前后的亮度值，對(duì)彩色圖像的R、G、B通道分別進(jìn)行飽和度修正。首先，對(duì)Gamma校正后的Y通道圖像，從YCbCr顏色空間轉(zhuǎn)回RGB顏色空間。然后，對(duì)Gamma校正后的彩色圖像進(jìn)行飽和度修正，修正公式如下：其中l(wèi)′表示Gamma校正后的亮度值，l表示Gamma校正前的亮度值，R、G、B分別表示飽和度修正前紅色R、綠色G、藍(lán)色B通道的像素值，R′、G′、B′分別表示飽和度修正后紅色R、綠色G、藍(lán)色B通道的像素值。本專利技術(shù)提出了一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，結(jié)合直方圖均衡和Gamma校正技術(shù)，對(duì)比度增強(qiáng)效果好，能有效提高圖像的層次感和通透性，進(jìn)一步地，本專利技術(shù)基于對(duì)比度增強(qiáng)后的彩色圖像進(jìn)行飽和度修正，能顯著提高彩色圖像的顏色飽和度，極大地改善了彩色圖像的視覺(jué)效果。應(yīng)當(dāng)理解的是，本專利技術(shù)的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說(shuō)明或解釋本專利技術(shù)的原理，而不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的限制。因此，在不偏離本專利技術(shù)的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于，所述方法包括步驟：S1：圖像雙邊濾波去噪；S2：圖像亮度直方圖均衡化；S3：基于改進(jìn)的伽馬校正增強(qiáng)圖像對(duì)比度；S4：圖像飽和度修正。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種彩色圖像的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于，所述方法包括步驟：S1：圖像雙邊濾波去噪；S2：圖像亮度直方圖均衡化；S3：基于改進(jìn)的伽馬校正增強(qiáng)圖像對(duì)比度；S4：圖像飽和度修正。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟S2中的直方圖均衡化方法包括步驟：S21：計(jì)算圖像各亮度等級(jí)的概率密度；S22：運(yùn)用加權(quán)分布函數(shù)調(diào)整概率密度；S23：計(jì)算圖像亮度的累積分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟S1中的雙邊濾波計(jì)算公式為：其中，g(u，v)表示像素點(diǎn)(u，v)雙邊濾波后的像素值，(p，q)是像素點(diǎn)(u，v)的K鄰域內(nèi)的像素點(diǎn)，w(u，v，p，q)表示權(quán)重系數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)方...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉娟，王博，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)沙全度影像科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南,43