基于直方图统计的自适应图像增强改进算法

率较 低 的灰度 级 ，从而 导致 细 节的丢失 ，为此笔 者使 用局 部统计 增 强 的方 法增 强 图像 局 部细节 。
２ 基 于 局 部 均 值 和 标 准 差 的 图 像增 强 算 法
基于增 强 暗色 区域 ，同时尽 可能保 留 明亮 区域 不 变 （ 为 明亮 区域 并 不需 要增 强 ）这 一日的 ，首 先 ，应用 局部 均值 Ⅲ 与全局 均值 ， 之 间的关 系 Ⅲ ＜是 ， （ ０ ＜ｋ 。 ＜ １ ） 判 断 一个 区域在 点 （ ， ） 是 暗还 是亮 ；然后 ，应 用局 部标 准差 低对 比度 区域 。 令 ＿ ， ’ （ ，ｙ） 表 示在 图像点 （ ， ）的像素 值 ，ｇ（ ，Ｙ） 表示 增 强后 的像 素值 。对 于 一０ ，１ ，２ ，
长江 大学学报 （ 自科版 ） ２ ０ １ ５ 年１ 月第１ ２ 卷 第１ 期 （ 理 工上旬 刊） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｉ ＇ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ Ｓ ｃ ｉ Ｅ ｄ ｉ ｔ ） Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ５ ，Ｖｏ １ ． １ ２ Ｎｏ ． １
增 强 处 理 。首 先 计 算 图像 的 局 部 均 值 和 标 准 差 ， 比 较 其 与 全 局 均 值 和 标 准 差 的 关 系 以确 定 需 要 增 强 的 区
域 ；然 后 在 选 定 的 区域 上 ， 对传 统 自适 应 增 强 算 法 进 行 改进 ， 增 加 权 重 系数 ，提 高 对 比 度 ， 改善 图像 增
部增 强 ，主 要 目的是 为 了突 出 图像 中需要 的信 息 ，提高 图像 细节 的清 晰度 ，改 善 图像 的视觉效 果 ，有利 于 图像 做进 一 步 的分析 和处 理 。笔者基 于 局部 均值 和标 准差 的 图像 增 强算 法及 局部均 值 和标 准差 的 自适
应 图像 增强算 法 ，得 到一种新 的 白适应局部 增强算 法 ，既可 以保 持原有 图像 不变又能 清晰显示局部 细节 。
给定 的 图像 得 到直 方 图 ，就可 以 由式 （ １ ）计算 所有 的矩 。 令（ ，Ｙ ）表示 给定 图像 中任 意像素 的 坐标 ，Ｓ 表 示规 定大 小 的以 （ ，Ｙ ）为 中心 的邻域 。该邻 域 中像 素 的均值 ）
ｙ ｕ ｑ ｉ ｕ ｓ ｕ ｎ ＠ １ ６ ３ ． ｃ ｏｒ ｎ。
．
．
理 工 上 旬 刊 ＊计 算 机 科 学 与 电 子 信 息 工 程
２ Ｏ ｌ ５ 年 １ 月
局部 均值 是邻 域 ｓ 巾平 均灰 度 的度量 ，局部 方差 是邻 域 中灰 度 对 比度 的度 量 。直方 图均 衡化 可 以有 效地 调节 罔像 动态 范 围 ，增 强图像 整体 的对 比度 ， 于在调 整 动态范 围 的过程 中合并 了一 些 出现概
ｌ 直 方 图统 计
令 ｒ为 区间 ［ ｏ ，Ｌ １ ］上代 表灰 度值 的一 个离 散 随机变 量 ，ｐ（ ｒ ） 为对 应于 ｒ 值 的归 一化 直方 图分
量 。 ｒ关 于 其 均 值 Ｔ ／ Ｉ的 阶 矩 定 义 为 ： ＇
Ｌ １
— １
（ ｒ ）一
—
（ ｒ 一 ） Ｐ（ ｒ ）
［ 中图分类号］Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ４ ｌ
［ 文 献标 志码 ］Ａ
［ 文章 编 号 ］ １ ６ ７ ３ —１ ４ ０ ９（ ２ ０ １ ５ ）Ｏ ｌ 一０ ０ ４ ９— ０ ３
图像增 强是 数 字 图像 处 理 的基本 内容 之一 ，也 是 图像预 处理 过程 中的一种 重要 处理 方法 。 图像 的局
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［ 引 著 格 式 ］ 周 启 双 ，孙 玉 秋 ． 基 于 直 方 图统 计 的 自 适砬 图 像 增 强 改进 算 法 ［ Ｊ ］．长 江大 学 学 报 （ 自科 版 ） ，２ ０ １ ５ ，１ ２（ １ ） ：４ ９ ￣５ １ ，５ ６
基 于 直 方 图 统 计 的 自适 应 图像 增 强 改 进 算 法
周 启 双 ，孑 Ｊ １ 玉秋 （ 长江大学信息与数学学院， 湖 北￣ Ｙ Ｊ Ｉ ｘ Ｉ ｌ ４ ３ ４ ０ ２ ３ ）
［ 摘 要 ］ 在 分 析 数 字 图像 统 计 特 性 的 基 础 上 ， 应 用 直 方 图原 理 ， 改进 传 统 自适 应 算 法 ，对 图像 进 行 了 局 部
强 的效 果 ；最 后 对 算 法进 行试 验 分 析 ， 并 应 用 客 观 评 价 指 标 进 行 评 价 。 试 验 结 果 表 明 ， 基 于 局 部 均 值 和
标 准 差 改进 的 自适 应 图像 增 强 算 法 优 于 局 部 均 值 和 标 准 差 的 图像 增 强 。 ［ 关 键 词 ］ 直 方 图 ；局 部 增 强 ；局 部 均 值 ；标 准 差 ；对 比度 ；熵 值
（ ２ ）
邻 域像 素 的方 差 为 ：
一
∑（ ｒ 一
ｉ一 ０
） 。 Ｐ （ ｒ ）
（ ３ ）
式 中 ，Ｐ 是 区域 ｓ 中像 素 的直 方 图 。
［ 收稿日期］２ ０ １ ４ ０ ９ １ ４ ［ 基 金 项 目］ 湖 北 省 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 （ ２ ０ １ ３ Ｃ Ｆ Ａ０ ５ ３ ） 。 ［ 作者简介］周启双 （ １ ９ ９ ０一 ） ，男 ，硕 士 生 ，现 主 要 从 事 图 像 处 理 方 面 的 研 究 工 作 ；Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ：６ ０ １ ４ ５ ５ ０ ０ ８ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ ［ 通信作者］孙玉秋 （ １ ９ ６ ８一 ） ，女 ，博 士 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ，现 主 要 从 事 图 像 处 理 及 模 式 识 别 方 面 的 教 学 与 研 究 工 作 ；Ｅ ｍａ ｉ ｌ
ｏ
Ｌ １
＝ ＝＝
∑ｒ Ｐ （ ｒ ）
Ｌ ｌ
（ １ ）
式 中，
是 ｒ的均值 ，即 图像 中像素 的平 均灰 度 。
均值是平均灰度的度量， 方差（ 即二阶矩） （ ｒ ） 一∑ （ ｒ 一Ⅲ） 。 Ｐ （ ｒ ） 是图像对比度的度量。若通过
ｉ一 ０