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利用直方图均衡化和直方图规定化对图像进行增强

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利用直方图均衡化和直方图规定化对图像进行增强

利用直方图均衡化和直方图规定化对图像进行增强

4.1 利用直方图均衡化对图像进行增强

通过灰度变换将一幅图像转换为另一幅具有均衡直方图的图像，即在一定灰度范围内具有相同的象素点数的图像的过程。其“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。直方图均衡化就是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度范围内的像素数量大致相同。直方图均衡化就是把给定图像的直方图分布改变成“均匀”分布直方图分布。

主要缺点：

1、变换后图像的灰度级减少，某些细节消失；

2、某些图像，如直方图有高峰，经处理后对比度不自然的过分增强。 算法如下：

为讨论方便，以r 和s 分别表示归一化了的原图像灰度和经直方图修正后的图像灰度。即1,0≤≤s r

在[0,1]内设有变换

S=T(r)

且该函数单调递增，1)(0≤≤r T ,于是有反变换)(1s T r -=

有概率论知，如果已知随即变量r 的概率密度)(r p r ,而随机变量s

是r 的函数。则s 的概率密度)(s p s 可以有)(r p r 求出。

[])()()()()(1s T ds d r p ds dr r p dr r p ds d s p r r r r s -∞-===?

从上式可以看出通过变换函数)(r T 可以控制图像灰度级的概率密度函数，从而改变图像灰度层次，这就是直方图修正技术的基础。

因为归一化规定 1)(=s p s

有1式有 dr r p ds r )(=

两边积分得 dr r p r T s r

r )()(0?== 上式就是所求得的变换函数。它表明当变换函数)(r T 是原图像直方图累积分布函数时，能达到直方图均衡化的目的。

离散形式可表示为：

∑∑

=====k

i i k i i r k k n n r p r T s 00)()(

可见均衡后的各像素的灰度值k s 可直接由原图像的直方图算出。

在实际处理变换时，一般先对原始图像的灰度情况进行统计分析，并计算出原始直方图分布，然后根据计算出的累计直方图分布求出k r

到k s 的灰度映射关系。在重复上述步骤得到源图像所有灰度级到目标图像灰度级的映射关系后，按照这个映射关系对源图像各点像素进行灰度转换，即可完成对源图的直方图均衡化。

源代码如下：

Clear;

A=imread(…pout.tif?);

B=imadjust(A);

imwrite(B,'E:\5.tif'); %图像保存

subplot(2,2,1); imshow(A); %显示调整前后图像及其直方图

subplot(2,2,2); imhist(A);

subplot(2,2,3); imshow(B);

subplot(2,2,4); imhist(B);

4.2 利用直方图规定化对图像进行增强

在实际应用中，希望能够有目的地增强某个灰度区间的图像， 即能够人为地修正直方图的形状， 使之与期望的形状相匹配，这就是直方图规定化的基本思想。换句话说，希望可以人为地改变直方图形状，使之成为某个特定的形状，直方图规定化就是针对上述要求提出来的一种增强技术，它可以按照预先设定的某个形状来调整图像的直方图。直方图规定化是在运用均衡化原理的基础上，通过建立原始图像和期望图像之间的关系，选择地控制直方图，使原始图像的直方图变成规定的形状，从而弥补了直方图均衡不具备交互作用的特性。直方图规定化就是针对上述思想提出来的。

其增强原理及步骤如下：

1、先对原始的直方图均衡化：)(r T s =

2、同时对规定的直方图均衡化：)(z G v =

3、由于都是均衡化，故令v s =，则：)]([)(11r T G v G z --==。

源代码如下：

Clear;

A=imread(…E:\7.tif?,?tif?); %读入待处理图像

B=imread(…pout.tif?); %读入规定图像

[count,hagram]=imhist(B);

C=imadjust(A, hagram); %直方图规定化

imwrite(C,'E:\5.tif'); %图像保存

subplot(3,2,1);

imshow(A); %显示调整前后图像及其直方图 subplot(3,2,2);

imhist(A); subplot(3,2,3);

imshow(B); subplot(3,2,4);

imhist(B); subplot(3,2,3);

imshow(C); subplot(3,2,4);

imhist(C);

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实验二空域图像增强

实验二空域图像增强

实验三空域图像增强

一、实验目的与要求

1、掌握灰度直方图的概念及其计算方法；

2、熟练掌握直力图均衡化和直方图规定化的计算过程；

3、熟练掌握空域滤波中常用的平滑和锐化滤波器；

4、掌握色彩直方图的概念和计算方法

5、利用MATLAB程序进行图像增强。

二、实验内容与步骤

1、图像的直方图与直方图均衡方法

a. 从硬盘加载cameraman.tif图象 (using function imread).

b. 显示图象.

c. 显示图象的直方图 (using function imhist).

d. 用直方图均衡方法进行图象增强.

e. 对处理后的图象显示其直方图.

f. 比较图象的质量并且进行讨论.

代码如下：

I=imread(‘原图像名.gif); % 读入原图像

J=histeq(I); %对原图像进行直方图均衡化处理

Imshow(I); %显示原图像

Title(‘原图像’); %给原图像加标题名

Figure；imshow(J); %对原图像进行屏幕控制；显示直方图均衡化后的图像

Title(‘直方图均衡化后的图像’) ; %给直方图均衡化后的图像加标题名

Figure; subplot(1,2,1) ;%对直方图均衡化后的图像进行屏幕控制；作一幅子图作为并排两幅图的第1幅图

Imhist(I,64); %将原图像直方图显示为64级灰度

Title(‘原图像直方图’) ; %给原图像直方图加标题名

Subplot(1,2,2); %作第2幅子图

Imhist(J,64) ; %将均衡化后图像的直方图显示为64级灰度

Title(‘均衡变换后的直方图’) ; %给均衡化后图像直方图加标题名

从处理前后的图像可以看出，许多在原始图像中看不清楚的细节在直方图均衡化处理后所得到的图像中都变得十分清晰。

2、对图象加入躁声，改变噪声参数（均值、方差或比例），比较其影响。使用3x3或7x7的均值滤波器、中值滤波器对不同强度的高斯噪声和椒盐噪声，进行滤波处理；能够正确地评价处理的结果；能够从理论上作出合理的解释。相关程序：

直方图均衡化计算

直方图均衡化计算

1 直方图均衡化计算

直方图均衡化是基于灰度直方图的图像增强的一种方法，还有另外一种方法是直方图规定化。

均衡化的目的是将原始图像的直方图变为均衡分布的的形式，将一非均匀灰度概率密度分布图像，通过寻求某种灰度变换，变成一幅具有均匀概率密度分布的目的图像。

具体原理如下：

1、连续灰度级：

假定：r代表灰度级，P(r)为概率密度函数。r值已经过归一化处理，灰度值范围在[0,1]之间。r与P(r)之间的关系如下：

非均匀分布的连续灰度直方图

均衡化的目的是将上面的非均匀分布变成如下图所示的均匀分布：

2

均匀分布的连续灰度直方图

我们接下来要做的是要找到一种变换S=T(r)使直方图变平直，为使变换后的灰度仍保持从黑到白的单一变化顺序，且变换范围与原先一致，以避免整体变亮或变暗，需要有如下规定：

（1）在0 <= r <= 1中，T(r)是单调递增函数，且0 <= T(r) <= 1；

（2）反变换r=(s)，(s)也为单调递增函数，且0 <= s <= 1。

3

直方图均衡化变换公式推导图示

因为灰度变换不影响像素的位置分布，而且也不会增减像素数目，所以有如下的推导公式：

2、离散灰度级：

设一幅图像的像素总数为n，分为L个灰度级，其中：

：表示第K个灰度级出现的个数。

：第K个灰度级出现的概率。

（0<=<=1, k=0,1,2,...,L-1），公式如下： 4 计算的基本步骤如下：

（1）求出图像中所包含的灰度级,一般都经过归一化处理，范围在[0,1]之间，也可以定在[0,L-1]之间。

基于Kinect和直方图均衡化的红外图像增强算法

基于Kinect和直方图均衡化的红外图像增强算法

第３７卷第３期　２０１５年３月　舰船科学技术　ＳＨＩＰ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．３７，Ｎｏ．３　Ｍａｒ．，２０１５　

基于Ｋｉｎｅｃｔ和直方图均衡化的红外图像增强算法　

刘轶彤　

（天津职业大学经济与管理学院，天津３００４１０）　

摘　要：　在复杂海域上船舶的红外图像分辨率低、对比度弱、视觉特性差，研究红外图像增强算法对于进行船　

舶检测、跟踪和识别具有理论意义和实用价值。本文首先通过Ｋｉｎｅｃｔ获取到红外图像的深度图像，根据景深的不同把　船舶和背景区域分离出来；然后设定初始阈值，进行冗余灰度压缩、幂指数拉伸和直方图均衡后将图像的像素等间距　的排列在相应的灰度级上；最后通过引入模糊指数进行图像增强效果验证。实验效果表明，经过图像增强算法图像的　清晰度和对比度提高。　关键词：　Ｋｉｎｅｃｔ；直方图均衡化；红外图像；图像增强　

中图分类号：０４３４．３　文献标识码：Ａ　

文章编号：１６７２—７６４９（２０１５）０３—０１７３—０４　ｄｏｉ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１５．０３．０３８　

Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｉｍａｇｅｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｋｉｎｅｃｔ　

ａｎｄ　ｈｉｓｔｏｇｒａｍ　ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　

ＬＩＵ　Ｙｉ—ｔｏｎｇ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４０２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｗａｔｅｒｓ，ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈｉｐ　ｈａｓ　ｌｏｗ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｗｅａｋ　ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｐｏｏｒ　

ｖｉｓｕａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｔ　ｈａｓ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｖａｌｕｅ　ｆｏｒ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｓｈｉｐ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｒａｃｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｇｅｔ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｉｍａｇｅ　ｏｆ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｉｍａｇｅｓ　ｂｙ　

空域增强技术读书报告

空域增强技术读书报告

空域增强技术读书报告

——陈丹丹 2008200712

由于各种外界因素的影响，使获得的原始图像存在不同程度地不规则的噪声或干扰等问题。当无法知道与图像退化有关的定量信息时,可以使用图像增强技术较为主观地改善图像的质量。空域图像增强是图像处理的一个重要技术，它能有效改善图像整体或局部特征，从而改善视觉效果。

空域增强技术是图像增强技术中一类基本的基于图像域的图像处理技术。空域增强是提高图像视觉质量的重要手段，已有的技术包括基于像素点的和基于模板的两大类。对第一类，介绍了利用图像间运算的方法，直接利用灰度映射进行灰度变换的方法和利用直方图变换的方法。对第二类，介绍了一些典型的线性滤波和非线性滤波技术。另外还讨论了局部增强技术。

空域是指由像素组成的空间，所以空域增强技术是直接作用于像素的。该技术对图像的每次处理是对单个像素进行的或者是对像素及其邻域进行的。

点操作分为灰度点操作和几何操作：其方法包括图像间的一些运算规则，直接利用灰度映射进行灰度变换，利用直方图变换进行图像增强等方法。

对图像进行操作可用算术运算（加减乘除）和逻辑运算（补、与、或、异或）。直接灰度映射的典型方法有图像求反，增强对比度，动态范围压缩，灰度切分。

直方图是图像的一种统计表达，它反映了图像中灰度的分布情况。它反映了图像中各灰度的含量，并不反映图像的空间信息，只展示具有一定灰度级的像素的数目或频数，通过对图像的直方图进行改变可以改善图像的质量。直方图变换包含直方图均衡化和直方图规定化。

直方图均衡化是指图像经灰度变换后，使得灰度的概率密度分布变为常数，即均匀分布。它是一种自动调节图像对比度质量的算法。使用的方法是灰度级变换。其基本思想是变换原始图像的直方图为均匀分布，扩大像素灰度值的动态范围增强图像整体对比度（反差）。它实质是减少图像的灰度以换取对比度扩大，需要注意是不能将同一灰度值的各个像素变换到不同灰度级上。它不改变灰度出现的次数，所改变的是出现次数所对应的灰度级，由此不改变图像的信息结构，力图使等长区间内出现的像素数接近相等。