圖像增強(qiáng)若干理論方法與應(yīng)用研究.pdf

1、圖像增強(qiáng)是指按特定的需要采用特定方法突出圖像中的某些信息，同時(shí)削弱或去除無(wú)關(guān)信息，或?qū)⒃瓐D轉(zhuǎn)換成一種更適合人或機(jī)器進(jìn)行分析處理的形式的圖像處理方法，其設(shè)計(jì)與其應(yīng)用的目的密切相關(guān).
　　 近年來(lái)，隨著消費(fèi)型和專業(yè)型數(shù)碼相機(jī)的日益普及，海量的圖像數(shù)據(jù)正在被產(chǎn)生.但由于場(chǎng)景條件的影響，很多在高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景、昏暗環(huán)境或特殊光線條件下拍攝的圖像視覺效果不佳，需要進(jìn)行后期增強(qiáng)處理調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍或提取一致色感才能滿足顯示和印刷的要求.人類視覺系

2、統(tǒng)具有強(qiáng)烈的全局和區(qū)域的自適應(yīng)性和非線性，在多種不同的光照條件下都能清晰地辨識(shí)細(xì)節(jié)，具有電子設(shè)備所不可比擬的優(yōu)勢(shì).因此，很多圖像增強(qiáng)方法在設(shè)計(jì)時(shí)考慮描述和模仿人類視覺系統(tǒng)的特性，以期獲得符合人類視覺系統(tǒng)特性的增強(qiáng)效果.本學(xué)位論文對(duì)實(shí)際應(yīng)用中常見的幾類改善圖像視覺效果的增強(qiáng)理論和技術(shù)進(jìn)行了深入研究，對(duì)它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中遇到的問題和存在的缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了幾種圖像增強(qiáng)的改進(jìn)方法.論文主要包括以下幾部分內(nèi)容：
　　 (1)提出了一種

3、快速Retinex圖像增強(qiáng)方法，模擬了人類視覺系統(tǒng)的全局和局部自適應(yīng)性.由于假設(shè)場(chǎng)景中光照是平緩變化的，傳統(tǒng)的中心/環(huán)繞Retinex圖像增強(qiáng)方法在處理高動(dòng)態(tài)范圍圖像時(shí)易在明暗對(duì)比強(qiáng)烈處產(chǎn)生光暈現(xiàn)象.提出的方法在光照估計(jì)步驟中對(duì)原圖進(jìn)行Mean Shift濾波，用于其后光照影響的消除.由于自適應(yīng)濾波的邊緣保持能力，增強(qiáng)結(jié)果的光暈現(xiàn)象得到了有效的消除.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方法能夠有效壓縮圖像的高動(dòng)態(tài)范圍，克服光照不均的影響.由于使用了Mean

4、 Shift加速算法，本文方法運(yùn)行速度快于此前提出的方法.
　　 (2)提出了一種改進(jìn)的自動(dòng)顏色均衡化方法，用于圖像對(duì)比度的增強(qiáng).首先通過考慮圖像中顏色或灰度的空間分布對(duì)圖像進(jìn)行了局部自適應(yīng)濾波，其中使用了改進(jìn)的相對(duì)亮度表觀函數(shù)，減小了對(duì)最小梯度的拉伸.而后對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整以得到最終結(jié)果.在對(duì)彩色圖像處理時(shí)，通過保持RGB通道間的比例保持顏色不失真.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，方法可有效增強(qiáng)圖像的對(duì)比度，且不會(huì)引入明顯噪聲.
　　

5、 (3)提出了一種改進(jìn)的結(jié)合視覺感知特性的變分框架下的彩色圖像增強(qiáng)方法.設(shè)計(jì)了一種考慮圖像局部特征的區(qū)域自適應(yīng)參數(shù)用來(lái)控制局部對(duì)比度增強(qiáng)的程度，采用梯度下降法求解能量泛函的極小值.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，方法能有效增強(qiáng)彩色圖像的對(duì)比度，圖像較暗處和平坦處的細(xì)節(jié)得到了有效的改善.
　　 (4)提出了一種結(jié)合視覺特性的梯度域圖像增強(qiáng)方法.常見的圖像對(duì)比度增強(qiáng)方法在壓縮圖像整體動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)有效增強(qiáng)圖像較暗處的細(xì)節(jié)，但圖像原較亮部分的細(xì)節(jié)往往

6、得不到增強(qiáng)，甚至被削弱.針對(duì)人類視覺感知的特性，提出了相對(duì)梯度的概念，首先在梯度域?qū)D像原較亮處的梯度進(jìn)行更大的拉伸，然后在最小二乘意義下重建出增強(qiáng)后的結(jié)果圖像.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，方法可有效壓縮圖像的整體動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)原圖像中較暗和較亮處的細(xì)節(jié)都得到了有效增強(qiáng)或保持.
　　 (5)針對(duì)同一圖像采用不同增強(qiáng)方法處理的結(jié)果之間可存在互補(bǔ)優(yōu)缺點(diǎn)的特點(diǎn)，提出了采用梯度域融合的方法改善圖像視覺效果的增強(qiáng)方法.首先將待融合各圖像的結(jié)構(gòu)張量按一定