基于直方图均衡化的彩色图像增强

ＩＳＳＮ　１００９－３０４４　Ｅ－ｍａｉｌ：ｅｄｕｆ＠ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　Ｖｏ１．９，Ｎｏ．４，Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１３．　Ｔｅｌ：＋８６—５５　１—６５６９０９６３　６５６９０９６４　基于直方图均衡化的彩色图像增强　姜冬琴，李明东　（西华师范大学计算机学院，四ＪＩ　Ｊ南充６３７００９）　摘要：现实生活中经常遇到所照图片清晰度不好，亮度不够，能辨率低，这样就需要将图像进行处理以得到清晰度和亮度　更好的图像。文章首先介绍彩色图像和图像增强的定义与方法，以及彩色图像转换为灰度图像的方法，然后对直方图均　衡化作出解释，最后通过实验先将彩色图像转换为ＨＳＩ图像，并对ＨＳＩ图像中的１分量的灰度图像进行直方图均衡化的处　理，再将经过处理后的ＨＳＩ图像还原成彩色图像，即可得到增强的彩色图像效果图。实现了通过直方图均衡化的处理得　到彩色图像的增强。　关键词：彩色图像；灰度图像；图像增强；直方图均衡化；ＨＳＩ图像　中图分类号：ＴＰ７５１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—３０４４（２０１３）０４—０８３３—０３　Ｃｏｌｏｒ　Ｉｍａｇｅ　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ　Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ＪＩＡＮＧ　Ｄｏｎｇ—ｑｉｎ，ＬＩ　Ｍｉｎｇ—ｄｏｎｇ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｃｈｉｎａ　Ｗｅｓｔ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈｏｎｇ　６３７００９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ　ｗｏｒｌｄ，ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ　ｔｈａｔ　ｗｅｒｅ　ｔｏｏｋ，ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｌａｃｋ　ｏｆ　ｃｌａｒｉｙｔ　ａｎｄ　ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ，ａｎｄ　ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ　ａｒｅ　ｌｏｗ．Ｓｏ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｎｅｅｄ　ｔｏ　ｄｅａｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｓｅ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ　ｔｏ　ｇｅｔ　ｂｅｔｔｅｒ　ｃｌａｒｉｙｔ　ａｎｄ　ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｐｉｃｔｕｒｅｓ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ，ａｔ　ｆｉｒｓｔ，ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆｃｏｌｏｒ　ｉｍａｇｅｓ　ａｎｄ　ｉｍａｇｅ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｙｓ　ｏｆｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ　ｃｏｌｏｒ　ｉｍａｇｅｓ　ｉｎｔｏ　ｇｒａｙ　ｓｃａｌｅ　ｉｍ—　ａｇｅｓ．Ｔｈｅｎ　ｅｘｐｌａｉｎｉｎｇ　ｗｈａｔ　ｉｓ　ｈｉｓｔｏｇｒａｍ　ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ　ｃｏｌｏｒ　ｉｍａｇｅｓ　ｉｎｔｏ　ＨＳＩ　ｉｍａｇｅｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｇｅｔｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｙｔ　ｉｍａｇｅ　ｏｆ　ＨＳＩ　ｉｍａｇｅｓ　ｔｈａｔ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｈａｎｄｌｅｄ　ｂｙ　ｈｉｓｔｏｇｒａｍ　ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｈｕｅ　ｉｍ—　ａｇｅ　ａｎｄ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｉｍａｇｅ　ｔｏ　ｇｅｔ　ａ　ＨＳＩ　ｉｍａｇｅ　ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ　ｔｏ　ｃｏｌｏｒ　ｉｍａｇｅ　ｔｈａｔ　ａｒｅ　ｆｉｎａｌ　ｉｍａｇｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅ　ａｃｈｉｅｖ—　ｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｌｏｒ　ｉｍａｇｅｓ　ｂｙ　ｈｉｓｔｏｇｒａｍ　ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｏｒ　ｉｍａｇｅ；ｇｒａｙ　ｓｃａｌｅ　ｉｍａｇｅ；ｉｍａｇｅ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ；ｈｉｓｔｏｇｒａｍ　ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ＨＳＩ　ｉｍａｇｅ　彩色图像是由红（Ｒ）、绿（Ｇ）、蓝（Ｂ）三种基色堆叠而成，每一种基色的图像是一幅灰度图像。图像增强是数字图像处理中常用　且重要的技术方法之一”　。它是我们在特定场合，具有目的性的去改善图像的质量或视觉效果等，使图像的对比度和清晰度有所提　高，以满足某些特定的需要；或突出显示某些人们感兴趣的局部，以做特殊处理。近几年来，图像增强技术成为研究热点之一，它被　广泛应用于人类生活和社会生产的各方面，比如航空航天领域中对采集图像的质量和数据的准确性和清晰度的提高；生物医学领　域中对显微光学图像和ｘ射线图像的处理与分析；工业生产领域中的自动化设计和产品质量检测；公共安全领域中的指纹或交通　事故的分析等。　根据处理空间的不同，图像增强方法可以分为两类，即“空间域”和“频率域”的处理　。其中“空间域”法是对图像的像素直接处　理；“频率域”法是在图像的某种变换域内对图像的变换系数进行修正，是一种间接增强处理。常用的空间域法有灰度变换、直方图　的均衡化或规定化、图像的平滑和锐化等；而常用的频率域法有高通滤波、低通滤波、高频强调滤波等。　图像增强技术主要是针对灰度图像进行处理，而日常生活中，我们最常见的是彩色图像，所以本文将讨论彩色图像的增强技　术，通过先将彩色图像转换成灰度图像　，然后对灰度图像进行直方图均衡化的处理，最后再将经过处理之后得到增强效果的灰度　图像还原成彩色图像。　１彩色图像转换为灰度图像的方法　一般来说将图像进行灰度化的处理方法，除了可以采用加权平均法（即调用ｒｇｂ２ｇｒａｙ（）函数）、平均值法、最大值法之外，还可以　将彩色图像转换到其他的彩色空间进行灰度处理，从而得到彩色图像的增强。有如下方法，第一、将图像转换到ＮＴＳＣ彩色空间对　其Ｙ分量进行处理；第二、将图像转换到ＹＣｂＣｒ彩色空间对Ｙ分量进行处理；第三、将图像转换到ＨＳＶ彩色空间对Ｈ分量进行处理；　收稿日期：２０１３—０卜２５　作者简介：姜冬琴（１９８８一），女，四川雅安人，硕士在读，主要研究方向为图像处理；李明东（１９５８一），男，四川广安人，教授，主要从事　数据挖掘，管理信息系统研究。　本栏目责任编辑：唐一东　＊　＊　人工智能及识别技术…８３３