圖像增強若干理論方法與應(yīng)用研究.pdf

1、圖像增強是指按特定的需要采用特定方法突出圖像中的某些信息，同時削弱或去除無關(guān)信息，或?qū)⒃瓐D轉(zhuǎn)換成一種更適合人或機器進行分析處理的形式的圖像處理方法，其設(shè)計與其應(yīng)用的目的密切相關(guān).
　　 近年來，隨著消費型和專業(yè)型數(shù)碼相機的日益普及，海量的圖像數(shù)據(jù)正在被產(chǎn)生.但由于場景條件的影響，很多在高動態(tài)范圍場景、昏暗環(huán)境或特殊光線條件下拍攝的圖像視覺效果不佳，需要進行后期增強處理調(diào)整動態(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細節(jié)，具有電子設(shè)備所不可比擬的優(yōu)勢.因此，很多圖像增強方法在設(shè)計時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)特性的增強效果.本學位論文對實際應(yīng)用中常見的幾類改善圖像視覺效果的增強理論和技術(shù)進行了深入研究，對它們在實際應(yīng)用中遇到的問題和存在的缺點進行了分析，提出了幾種圖像增強的改進方法.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)場景中光照是平緩變化的，傳統(tǒng)的中心/環(huán)繞Retinex圖像增強方法在處理高動態(tài)范圍圖像時易在明暗對比強烈處產(chǎn)生光暈現(xiàn)象.提出的方法在光照估計步驟中對原圖進行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，增強結(jié)果的光暈現(xiàn)象得到了有效的消除.實驗結(jié)果表明，本方法能夠有效壓縮圖像的高動態(tài)范圍，克服光照不均的影響.由于使用了Mean

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

5、 (3)提出了一種改進的結(jié)合視覺感知特性的變分框架下的彩色圖像增強方法.設(shè)計了一種考慮圖像局部特征的區(qū)域自適應(yīng)參數(shù)用來控制局部對比度增強的程度，采用梯度下降法求解能量泛函的極小值.實驗結(jié)果表明，方法能有效增強彩色圖像的對比度，圖像較暗處和平坦處的細節(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方法.常見的圖像對比度增強方法在壓縮圖像整體動態(tài)范圍的同時有效增強圖像較暗處的細節(jié)，但圖像原較亮部分的細節(jié)往往

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