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1、彩色圖像增強(qiáng)使用基于亮度保存的動(dòng)態(tài)直方圖均衡化摘要–雖然直方圖均衡（HE）是最普遍的適用于的改進(jìn)數(shù)字圖像的技術(shù)之一，但是卻不適合直接用于家電如電視。因?yàn)檫@種方法往往會(huì)產(chǎn)生出由飽和作用所影響的產(chǎn)品。為了克服這個(gè)弱點(diǎn)，我們建議將輸入圖像的強(qiáng)度保存在輸出的圖像。在此之前，我們提出一種被稱為亮度保存的動(dòng)態(tài)直方圖均衡的方式（BPDHE），因?yàn)樗梢詽M足灰度圖像的要求。在本論文中，我們提出了幾種使本彩色圖像形象化的可能性。索引詞-圖像對(duì)比度增強(qiáng)，直方圖均衡，亮度保存增強(qiáng)，直方圖分區(qū)。一.導(dǎo)言圖像增強(qiáng)是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中最令人關(guān)注的和重要的問(wèn)題之一。圖像增強(qiáng)的主要目的是引出那些隱藏在一張圖像中的細(xì)節(jié)，或增加
2、在低對(duì)比度圖像中的對(duì)比。圖像增強(qiáng)輸出的圖像外觀通過(guò)改變輸入圖像的像素強(qiáng)度使它看起來(lái)比原始圖像更形象。一般來(lái)說(shuō)，圖像增強(qiáng)放大物體和背景之間的強(qiáng)度差異。有許多圖像增強(qiáng)技術(shù)已經(jīng)被提出和發(fā)展。最流行的一種圖像增強(qiáng)方法是直方圖均衡HE。直方圖均衡之所以最終能成為一種倍受歡迎的對(duì)比度增強(qiáng)技術(shù)，是因?yàn)檫@個(gè)方法簡(jiǎn)單有效。直方圖均衡技術(shù)被用于許多領(lǐng)域，例如，醫(yī)學(xué)圖像處理，雷達(dá)圖像處理和聲納圖像處理。直方圖均衡方法的基本思路是通過(guò)圖像的灰度層次累積的密度函數(shù)重新映射水平圖像的灰度值。直方圖均衡擴(kuò)大并延伸了由此產(chǎn)生的圖像直方圖的動(dòng)態(tài)范圍，得出的結(jié)果是它增強(qiáng)了圖像的對(duì)比度并給出了一個(gè)整體對(duì)比度改進(jìn)。然而，直方圖均衡很
3、少被用于消費(fèi)電子應(yīng)用，如視頻監(jiān)控，數(shù)碼相機(jī)和電視機(jī)。由于直方圖均衡趨向于介紹一些討厭的人工產(chǎn)品和不正常的增強(qiáng)，包括強(qiáng)度飽和效應(yīng)。導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的原因是因?yàn)橹狈綀D均衡通常會(huì)顯著改變圖像的亮度，從而使輸出圖像得到非常亮或暗的強(qiáng)度值達(dá)到飽和。因此，為了提高消費(fèi)電子產(chǎn)品的圖像質(zhì)量，亮度保存是一個(gè)需要被考慮的重要特征。為了克服上述問(wèn)題，平均亮度基于已在文獻(xiàn)中提出的技術(shù)保存直方圖均衡。一般來(lái)說(shuō)，這些研究方法使輸入圖像的直方圖分離成若干的子直方圖，并且每個(gè)子直方圖內(nèi)均衡化能獨(dú)立運(yùn)行。例如，亮度保持雙直方圖均衡（BBHE），在均值的基礎(chǔ)上將輸入直方圖分成兩個(gè)部分。由王等人提出的二元子圖像直方圖均衡（DSIHE）
4、也是將輸入直方圖分成兩個(gè)部分，但分離是基于中值的。后來(lái)，為了優(yōu)化亮度保持，陳和Ramli又提出了最小平均亮度誤差雙直方圖均衡（MMBEBHE）。MMBEBHE也是將直方圖分隔成兩個(gè)小部分。然而，MMBEBHE執(zhí)行分離是以閾值為基礎(chǔ)的，這將使輸入均值與輸出均值間產(chǎn)生一個(gè)最小的差值。陳和Ramli同時(shí)也提出另一種研究方法被稱為遞歸均值分割直方圖均衡（RMSHE）。RMSHE根據(jù)局部平均值遞歸的將直方圖劃分成幾個(gè)小部分，由給定，可由用戶設(shè)定。Sim等人提出了一個(gè)類似于RMSHE的方法。這種方法劃分直方圖的基礎(chǔ)是中值而不是平均值。在以前我們提出了一個(gè)新的研究方法叫作保持動(dòng)態(tài)直方圖均衡BPDHE。同其它
5、的研究方式類似，BPDHE將直方圖分成幾個(gè)小節(jié)并使它們各自均衡。然而，在BPDHE中，直方圖的分割段都是基于輸入直方圖本身的局部最大值的位置。因此，BPDHE是無(wú)參數(shù)的并適合于運(yùn)行于自動(dòng)增強(qiáng)系統(tǒng)中，如消費(fèi)類電子產(chǎn)品。在此，我們表明BPDHE比其它基于亮度保存的直方圖均衡方法如，BBHE，DSIHE，MMBEBHE和RMSHE更加優(yōu)越。沒(méi)有引起重視的是，許多作品都是基于灰度圖像，但是大多數(shù)國(guó)家的先進(jìn)消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如電視，數(shù)碼相機(jī)，均產(chǎn)生彩色圖像。因此，這一增強(qiáng)方案應(yīng)擴(kuò)展到彩色圖像，以適應(yīng)當(dāng)前的要求。然而，彩色圖像處理和灰度圖像處理中有些不同。本文的主要目的是提供幾種BPDHE應(yīng)用在彩色圖像中的
6、可能性。這項(xiàng)工作的重點(diǎn)不僅僅是對(duì)彩色圖像處理作一概述，而且還為BPDHE方法找到適合的處理方案,。本文結(jié)構(gòu)如下：第二節(jié)會(huì)對(duì)BPDHE給出綜述，第三節(jié)闡述我們使用BPDHE的方法來(lái)處理彩色圖像。然后，第四節(jié)將顯示一些BPDHE實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后一節(jié)將為這項(xiàng)工作出結(jié)論。二?；诹炼缺４娴膭?dòng)態(tài)直方圖均衡化BPDHEBPDHE是多峰直方圖均衡化（MPHE）和動(dòng)態(tài)直方圖均衡化（DHE）的擴(kuò)展。它們打破了直方圖局部的最小值。然而，不同于（MPHE）和（DHE），BPDHE劃分直方圖的方式是基于局部的最大值。在平等化處理之前，BPDHE將每個(gè)分區(qū)映射到一個(gè)新的動(dòng)態(tài)范圍，這種方法類似DHE。由于動(dòng)態(tài)范圍的變化，這
7、將導(dǎo)致平均亮度的增大。所以平均亮度所形成的最終圖像幾乎和輸入圖像一模一樣。一般來(lái)說(shuō)，BPDHE涉及到五個(gè)步驟。這些步驟的基本描述是：1。平滑直方圖高斯濾波器。數(shù)字圖像的直方圖會(huì)正常波動(dòng)和有些格子是空的。因此，第一步是采用線性插值法填補(bǔ)直方圖的空格。在此之后，直方圖是用高斯卷積過(guò)濾器產(chǎn)生平滑的直方圖。這一步是重要的，以便產(chǎn)生一個(gè)接近的值而形成連續(xù)的直方圖。2。發(fā)現(xiàn)并找到局部的最大值。發(fā)現(xiàn)局部最大值是
