基于改进的直方图均衡化与边缘保持平滑滤波的红外图像增强算法

基于图像处理技术的红外图像增强算法研究近年来，红外图像处理技术广泛应用于军事、医疗、工业等领域。

然而，由于红外图像的特殊性质，如低信噪比、低对比度、模糊等，使得红外图像增强成为了研究重点之一。

基于图像处理技术的红外图像增强算法正是在这样的背景下应运而生。

目前，常见的红外图像增强算法主要包括直方图均衡化、对数变换、伽马校正、小波变换等。

其中，直方图均衡化是最基础的红外图像增强算法之一，其原理是通过对图像像素值的统计频率进行调整，使其能够更好地展现出图像的细节特征。

然而，由于红外图像本身的特征，相比于可见光图像，直方图均衡化效果不佳，容易产生与预期不符的结果。

因此，研究者们提出了基于对数变换的红外图像增强算法。

对数变换是通过取图像像素的对数值来调整亮度，通过对亮度进行平滑处理来增强图像对比度。

该算法在一定程度上缓解了直方图均衡化的缺陷，使得图像增强效果更好。

除了对数变换外，伽马校正也是一种常见的红外图像增强算法。

该算法的核心思想是调整图像的亮度和对比度，在降低图像噪声的同时增强图像细节特征。

伽马校正算法通常是通过对图像像素进行幂函数变换来实现的。

另外，小波变换也是一种优秀的红外图像增强算法，其原理是通过将图像分解成不同的尺度和方向，来提取图像的不同频率和相位信息。

这种算法不仅能够增强图像对比度，还能够对图像进行去噪、边缘检测等操作。

综上所述，基于图像处理技术的红外图像增强算法是一个不断发展、创新的领域。

各种算法都有其独特的优点和缺陷，需要根据实际需求选择合适的算法。

未来，随着深度学习、人工智能等技术的不断发展，红外图像增强算法必将迎来更大的突破和进展。

实验二基于直方图均衡化的图像增强一．实验目的1、了解直方图的概念2、熟悉直方图均衡化的主要用途3、掌握采用直方图均衡化进行图像增强的方法；二．实验设备1、PC机一台；2、软件MA TLAB；三．实验原理图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，消弱或去除某些不需要的信息的处理方法。

其主要目的是处理后的图像对某些特定的应用比原来的图像更加有效。

图像增强技术主要有直方图修改处理、图像平滑化处理、图像尖锐化处理和彩色处理技术等。

本实验以直方图均衡化增强图像对比度的方法为主要内容，其他方法可以在课后自行练习。

直方图是多种空间域处理技术的基础。

直方图操作能有效地用于图像增强。

除了提供有用的图像统计资料外，直方图固有的信息在其他图像处理应用中也是非常有用的，如图像压缩与分割。

直方图在软件中易于计算，也适用于商用硬件设备，因此，它们成为实时图像处理的一个流行工具。

直方图是图像的最基本的统计特征，它反映的是图像的灰度值的分布情况。

直方图均衡化的目的是使图像在整个灰度值动态变化范围内的分布均匀化，改善图像的亮度分布状态，增强图像的视觉效果。

灰度直方图是图像预处理中涉及最广泛的基本概念之一。

图像的直方图事实上就是图像的亮度分布的概率密度函数，是一幅图像的所有象素集合的最基本的统计规律。

直方图反映了图像的明暗分布规律，可以通过图像变换进行直方图调整，获得较好的视觉效果。

直方图均衡化是通过灰度变换将一幅图像转换为另一幅具有均衡直方图，即在每个灰度级上都具有相同的象素点数的过程四．实验内容及步骤对如图1所示的两幅128×128、256级灰度的数字图像fing_128.img和cell_128.img 进行如下处理：四．实验步骤指纹图fing_128.img 显微医学图像cell_128.img图1 实验图像1）启动MATLAB 程序，编制相应的程序 2）对给定图像做直方图均衡化处理3）讨论不同的图像内容均衡化后的效果 4）记录和整理实验报告五．实验报告内容（1）对原图像进行直方图均衡化处理，同屏显示处理前后图像及其直方图。

基于直方图的热红外图像增强方法李 牧，周瑞杰，田哲嘉（西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安 710048）摘要：为了改善热红外图像的增强效果，本文提出了一种基于改进的直方图裁剪方法的热红外图像增强算法。

该算法核心是确定热红外原始图像与传统的直方图均衡化图像的直方图bins中像素点的数量差，再根据范围准则，将计算出的不同bins的差值划分为不同的区块。

然后重新分配直方图，确定变换函数，得到增强后的热红外图像。

该算法是一种改进的全局直方图均衡化方法，在对比度增强、直方图形状和细节信息之间可以做到较好的平衡。

本文算法的峰值信噪比、结构相似度和均方误差的平均值分别为27.5、0.923和0.59，均优于其他算法，实验结果表明，该方法能有效增强热红外图像。

关键词：热红外图像；图像增强；直方图均衡化；直方图裁剪中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2020)09-0880-06A Thermal Infrared Image Enhancement Method Based on HistogramLI Mu，ZHOU Ruijie，TIAN Zhejia(School of Automation and Information Engineering, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China)Abstract: To improve the enhancement of infrared thermal images, this paper proposes an algorithm based on an improved histogram clipping method. The algorithm determines the difference between the number of pixels in the histogram bins of the original thermal infrared image and the traditional histogram equalization image. Subsequently, based on a specific range criterion, the calculated difference of various histogram bins is divided into different blocks. Next, the histogram is redistributed, and a transform function is determined to obtain the enhanced thermal infrared image. The algorithm is based on an improved global histogram equalization method, which achieves a suitable balance between contrast enhancement, histogram shape, and detail information. The experimental results demonstrate that the average values of the peak signal-to-noise ratio (PSNR), structural similarity index measure (SSIM), and mean-square error (MSE)—27.5, 0.923, and 590 respectively are better than those of other algorithms. Thus, this method effectively enhances the thermal infrared image. Key words：image enhancement，histogram equalization，thermal infrared image，histogram clipping0 引言近年来，红外热成像技术是一个发展非常迅速的研究领域[1]。

专利名称：基于双边滤波和改进直方图均衡化的低照度图像增强方法
专利类型：发明专利
发明人：徐竟天,张爱苓,张瑞,杨漫,李少荣
申请号：CN202210103489.X
申请日：20220127
公开号：CN114612349A
公开日：
20220610
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于图像增强技术领域，公开了一种基于双边滤波和改进直方图均衡化的低照度图像增强方法：1)收集需要增强的图像，并将采集到的RGB图像颜色空间转换为HSI空间；2)将S和I进行直方图均衡化，在直方图均衡化时，选择幂函数的形式y＝cxa作为映射函数；3)将直方图均衡化后的S、I作为新的饱和度和亮度与H生成新的HSI图像，并将HSI图像转化为RGB图像；4)对RGB图像进行双边滤波，输出增强图像。

本发明使用可以改进参数的直方图均衡化和双边滤波相结合，对低照度的图像进行增强和边缘保存，使图像在信噪比、信息熵以及颜色保真等方面具有良好的性能，有利于之后在暗图像中进行背景分离。

申请人：西安石油大学
地址：710065 陕西省西安市电子二路18号
国籍：CN
代理机构：西安瀚汇专利代理事务所(普通合伙)
代理人：汪重庆
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基于直方图均衡化的图像增强改进算法研究摘要：通过直方图均衡化算法，使输出图像直方图近似服从均匀分布，在此算法基础上利用小波变换，对图像进行二维小波分解，突出图像中的有用信息，削减图像中的无用信息，使图像中特定信息得到增强，并提高图像的对比度，提高图像质量。

关键字：图像增强；直方图均衡化；小波变换；中文分类号：文本标识码：文章编号：Research on algorithm of image enhancement based onhistogram equalizationYU Wei-bo, CHEN Xiaodong(School of Electrical &Electronic Engineering,Changchun University of Technology,Changchun 130012,China) Abstract：Through the histogram equalization algorithm, make the output image histogram approximation obey uniform distribution. Based on the algorithm, using the image of the two-dimensional wavelet decomposition, highlight the useful information and cut the useless information in the image. The image of a specific information will be enhanced, and the contrast of images will be improved,then the image quality will be improved.Key words:image enhancement;histogram equalization; wavelet transform0引言图像增强是图像处理的基本内容之一。

基于直方图均衡化图像增强算法分析目录1. 前言 (1)2. 理论分析 (2)2.1 直方图修正技术的基础 (2)2.2 直方图的均衡化 (3)2.3 直方图均衡化的算法步骤 (4)3. 仿真实验与结果 (5)4. 结论 (9)参考文献 (9)1. 前言在实际应用中，无论采用何种输入装置采集的图像，由于光照、噪声等原因，图像的质量往往不能令人满意。

例如，检测对象物的边缘过于模糊；在比较满意的一幅图像上发现多了一些不知来源的黑点或白点；图像的失真、变形等等。

所以图像往往需要采取一些手段进行改善以求达到较好的效果。

图像增强技术正是在此基础上提出的。

图像增强是图像分析与处理的一个重要的预处理过程，其主要有两个目的：一是运用一系列技术手段改善图像的视觉效果,提高图像的清晰度；二是将图像转化成一种更适合于人或计算机进行分析处理的形式。

即改善图像质量是图像增强的根本目的。

图像增强的意义一般可以理解为：按需要进行适当的变换，对图像的某些特征，如边缘、轮廓、对比度进行强调或锐化，突出某些有用的信息，去除或消弱无用的信息以便于显示、观察或进一步分析和处理。

图像增强技术是一类基本的图像处理技术，是指有选择地突出图像中感兴趣的特征或者抑制图像中某些不需要的特征，其目的是使处理后的图像更适合于人的视觉特性或机器的识别系统，包括图像的轮廓线或者纹理加强、图像去噪、对比度增强等。

因此图像增强处理是图像分析和图像理解的前提和基础。

在图像的获取过程中，特别是对于多媒体监控系统采集的图像，由于监控场景光线照射复杂、拍摄背景也比较复杂等环境因素的影响。

加之摄像设备、传感器等因素引入的噪声，使监控图像在一定程度上存在对比度差、灰度分布范围窄、图像分辨率下降。

因此，为得到一幅清晰的图像必须进行增强处理。

传统的图像增强算法通常是基于整幅图像的统计量，这样在计算整幅图像的变换时，图像中的低频信息、高频信息以及含有的噪声，同时进行了变换，因而在增强图像的同时增强了噪声，导致信息熵下降，给监控图像的分析和后期处理带来了困难。

基于直方图均衡化的图像增强算法图像增强是数字图像处理领域中的一个重要任务，其目标是提高图像的视觉质量、增强图像的细节信息，使得图像更具观赏性和可辨识度。

直方图均衡化是一种常用的图像增强算法，通过重新分配图像的像素值，增强图像的对比度和动态范围。

本文将详细介绍基于直方图均衡化的图像增强算法的原理、步骤和应用。

一、直方图均衡化的原理直方图均衡化是一种通过拉伸图像的像素值分布来增强图像对比度的方法。

其基本原理是将原始图像中的像素经过变换后，使其灰度级分布更加均匀，从而增强图像的细节和对比度。

直方图均衡化的核心思想是将图像的像素累积函数进行非线性变换，使得原始图像中灰度级分布不均匀的区域得到均匀化，从而实现图像的增强效果。

二、直方图均衡化的步骤直方图均衡化算法主要包括以下几个步骤：1. 计算原始图像的灰度直方图：通过统计每个灰度级对应的像素个数，得到原始图像的灰度直方图。

2. 计算原始图像的累积分布函数(CDF)：对灰度直方图做累积求和，得到原始图像的累积分布函数。

3. 计算像素值映射函数：将CDF进行归一化处理，得到像素值的映射函数，该映射函数描述了原始图像像素值与增强后图像像素值的对应关系。

通过该映射函数，可以将原始图像的每个像素值映射到增强后的像素值。

4. 对原始图像进行像素值映射：根据像素值映射函数，将原始图像的每个像素值进行映射，得到增强后的图像。

5. 输出增强后的图像：将经过像素值映射后的图像进行输出显示或保存，得到最终的增强图像。

三、基于直方图均衡化的图像增强应用直方图均衡化算法在图像增强领域有着广泛的应用。

下面介绍几个典型的应用场景。

1. 医学图像增强：医学图像通常需要提高图像的对比度和细节信息，以便医生更好地进行诊断。

直方图均衡化可以增强医学图像中的血管、肿瘤等细节信息，提升图像的识别能力。

2. 目标检测与识别：图像中的目标通常需要具备清晰的边缘和丰富的纹理信息，以便目标检测和识别算法能够准确地进行处理。

基于改进直方图的红外图像增强方法
李凌杰;陈菲菲
【期刊名称】《航空兵器》
【年(卷),期】2022(29)2
【摘要】为改善红外热成像图像的增强效果,针对现有红外成像的特点,本文提出了一种基于改进直方图的红外图像增强方法。

对于红外图像可能存在四周高亮的现象,综合考虑图像亮度强度和对比度,确定原始图像的裁剪区域,在此基础上,提出采用灰度级别均匀分布的方法来避免像素个数少的灰度级被合并导致图像细节丢失的问题。

实验表明,本文提出的改进算法相比传统直方图均衡方法,在熵值、标准差、模糊线
性指数上分别有21.87%,2.60%,14.52%的改进量,在提高图像对比度的同时增强了图像的关键细节,印证了理论分析的正确性。

【总页数】5页(P101-105)
【作者】李凌杰;陈菲菲
【作者单位】中电科光电科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TJ760;TN21
【相关文献】
1.改进的直方图均衡化和 NSCT 变换的红外图像增强
2.基于加权直方图均衡的红
外图像增强方法3.基于动态广义直方图均衡的红外图像增强方法4.基于改进的直
方图均衡化与边缘保持平滑滤波的红外图像增强算法5.基于直方图的热红外图像增强方法
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一种改进的红外图像增强算法李颖杰;杨华;王宝荣;杨明【期刊名称】《红外》【年(卷),期】2009(30)7【摘要】根据红外图像的特性,对通常的红外图像增强算法进行了比较分析,提出了一种基于Butterworth高通滤波器的高频强调滤波并结合直方图均衡化的红外图像增强算法.首先,利用Buterworth高通滤波器将图像分为高频分量和低频分量,然后使用高频强调滤波对高频部分进行强调处理,最后,对图像直方图进行均衡化处理,得到增强后的图像.实验结果表明,图像经过处理后突出了细节信息,改善了整体视觉效果,得到的结果令人满意.【总页数】4页(P45-48)【作者】李颖杰;杨华;王宝荣;杨明【作者单位】解放军电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室,安徽合肥,230037;空军第五飞行学院,甘肃武威,733003;解放军电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室,安徽合肥,230037;解放军电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室,安徽合肥,230037;解放军电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室,安徽合肥,230037【正文语种】中文【中图分类】TN911.73【相关文献】1.一种改进的红外图像增强算法及其在FPGA上的实现 [J], 曾稳情;廖胜;王万平;魏红艳2.一种改进的红外图像增强算法 [J], 蒙军;索忠乐;陈洪;时新华3.基于引导滤波的自适应红外图像增强改进算法 [J], 汪子君;罗渊贻;蒋尚志;熊楠菲;万李涛4.基于NSCT和改进Pal_King算法的电力设备红外图像增强方法 [J], 陈尧;尹丽菊;咸日常;潘金凤;王季峥;于毅5.基于改进量子粒子群的红外图像增强算法 [J], 宋蕊;李宇新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第36卷第11期电力科学与工程V ol. 36, No. 11 2020年11月Electric Power Science and Engineering Nov., 2020 doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2020.11.006基于直方图均衡化和双边滤波的变压器红外图像增强邓超迪1,2，李川1，李英娜1（1. 昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650031；2. 云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南昆明650500）摘要：为了解决变压器红外图像对比度较低、边缘细节不清晰等问题，提出了一种提高变压器红外图像对比度的同时，还能准确去除变压器复杂背景的直方图均衡化双边滤波图像增强算法。

首先对红外图像进行灰度值直方图统计，使用直方图均衡化将图像的灰度值分布均衡，突出更多细节。

然后选取合适的双边滤波参数σr，对图像进行双边滤波去噪处理，平滑图像保持了图像细节。

实验结果表明，提出的算法能使红外图像对比度大幅增高，并且增强后的图像能更准确地分离掉图像中的背景，分割出变压器区域。

关键词：红外图像；直方图均衡化；双边滤波；图像细节增强中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1672-0792(2020)11-0038-07Transformer Infrared Image Enhancement Based on HistogramEqualization and Bilateral FilteringDENG Chaodi1,2, LI Chuan1, LI Yingna1(1. Faculty of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500 China; 2. Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid, Kunming 650127, China)Abstract: In order to solve the problems of low contrast ratio of transformer infrared image and unclear edge details, a histogram equalization bilateral filtering image enhancement algorithm that can improve the contrast of transformer infrared image while accurately removing the complex background of the transformer is proposed. First, the gray value histogram statistics of the infrared image are calculated, and the histogram equalization is used to balance the gray value distribution of the image and highlight more details. Then, appropriate bilateral filtering parameters σr are selected, and the image is denoised by bilateral filtering, which makes the image smooth and keep the image detail. Experimental results show that the proposed algorithm can greatly increase the contrast ratio of infrared images, and the enhanced收稿日期：2020-09-09作者简介：邓超迪（1995—），男，硕士研究生，研究方向为电力大数据、工业信息检测与处理；李川（1971—），男，教授，主要研究方向为光纤传感器的研制与应用、工业物联网与信息物理融合建模、数据检测与数据挖掘；李英娜（1973—），女，副教授，研究方向为电力计量、营销大数据分析，输变线路覆冰监测与状态分析等。

一种基于直方图均衡化改进的图像增强算法
车国泉;秦军;陈于林
【期刊名称】《测绘》
【年(卷),期】2007(030)004
【摘要】本文分析了传统的灰度图像直方图均衡化算法的不足,提出了一种基于概率的灰度图像直方图均衡化的改进算法.该方法给出了较合理的变换关系,使运算结果有较大改善,而且保留了传统算法的快速、自动化的特点.
【总页数】3页(P152-154)
【作者】车国泉;秦军;陈于林
【作者单位】西南交通大学,土木工程学院,四川成都,610031;西南交通大学,土木工程学院,四川成都,610031;西南交通大学,土木工程学院,四川成都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】TP751
【相关文献】
1.直方图均衡化图像增强的改进算法 [J], 王世刚;游敏娟;宋莉
2.改进的直方图均衡化算法在图像增强中的应用 [J], 姜柏军;钟明霞
3.一种基于细胞神经网络的直方图均衡化红外图像增强算法 [J], 胡刚毅;戴正权
4.基于改进的直方图均衡化与边缘保持平滑滤波的红外图像增强算法 [J], 李贤阳;阳建中;杨竣辉;陆安山
5.基于改进直方图均衡化和SSR算法的灰度图像增强研究α~← [J], 胡倍倍;吕浩杰
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