基于Retinex理论的图像增强算法研究
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南京理工大学 硕士学位论文 基于Retinex理论的图像增强算法研究 姓名：陈雾 申请学位级别：硕士 专业：模式识别与智能系统 指导教师：任明武
20060601
硕士论文
基于ｇｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
摘要
Ｒｅｔｉｎｅｘ是一种建立在科学实验和科学分析基础上的图像增强理论，其实质就是 从图像中抛开照射分量的影响来获得物体的反射分量，即获得物体本来的面貌。与其 它图像增强方法相比，Ｒｅｔｉｎｅｘ算法具有锐化、颜色恒常性、动态范围压缩大、色彩 保真度高等特点。故本文对该理论进行了重点研究。
Ｒｅｔｉｎｅｘ图像增强算法是一种建立在科学实验和科学分析基础上的图像增强理 论，其实质就是从图像Ｓ中抛开照射光工的影响来获得物体的反射性质足，即获得物 体本来的面貌。与其它图像增强方法相比，Ｒｅｔｉｎｅｘ算法具有锐化、颜色恒常性、动 态范围压缩大、色彩保真度高等特点。
虽然传统的色彩理论能够很好地解释很多与色彩有关地现象，并在实际生活中有 着非常广泛地应用。然而美国物理学家Ｅｄｗｉｎ Ｌａｎｄ在２０世纪５０年代发现有些现象 是传统的色彩理论无法解释的，经过近２０多年的科学实验和分析，Ｌａｎｄ认为在视觉 信息的传导过程中人类的视觉系统对信息进行了某种处理，去除了光源强度和照射不 均匀等一系列不确定的因素，而只保留了反映物体本质特征的信息，如反射系数等【２】。 当这些描述物体本质特征的相关信息传递到大脑皮层后，经过更为复杂的信息处理， 才最终形成人的视觉。基于这样的认识，１９７７年Ｅｄｗｉｎ Ｌａｎｄ首次提出了一种被称为 Ｒｅｔｉｎｅｘ的色彩理论，Ｒｅｔｉｎｅｘ这个词本身就是由视网膜Ｒｅｔｉｎａ和大脑皮层Ｃｏｒｔｅｘ 两个词组合构成的。Ｒｅｔｉｎｅｘ理论主要包含了两个方面的内容：物体的颜色是由物体 对长波、中波和短波光线的反射能力决定的，而不是由反射光强度的绝对值决定的； 物体的色彩不受光照非均性的影响，具有一致性【２】。
本文分析了几种常规的图像增强方法的优缺点；在颜色恒常性理论的基础上研究 了全局和局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法；对全局Ｒｅｔｉｎｅｘ算法引入了两种改进方法；详细地分析 了局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法和同态滤波之间的相关性；并对在局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法中使用的高 斯模板的大小和高斯函数的方差之间的关系进行了研究；实验过程合理地分析和使用 了几个有效的图像增强的评价指标．
尽管Ｒｅｔｉｎｅｘ理论能够很好地解释某些视觉现象并已经被大量地科学实验所证 实，但由于种种原因，他的理论一直没有得到广泛的传播和接受，直到２０世纪８０ 年代初期美国宇航局下属的一个研究机构（Ｎａｓａ’ｓ Ｌａｎｇｌｅｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ）将 Ｒｅｔｉｎｅｘ理论用于处理航空器拍摄的外太空图片且获得了非常好的处理效果后，人们
…………一２３ …………。２４
图３．６．５ 彩色ｇｉｒｌ全局Ｒｅｔｈｌｃｘ增强．
图４．１．１ Ｒｅｔｉｎｅｘ框架图…………………………………………
图４．４．１．１ 高斯分布……
图４．４．１．２ 口不同的高斯分布………………
图４．６．１．１ ｇｉｒｌ图像经典Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图…………………。
……。３８
图４．６．１．２ ｇｉｒｌ图像（全局＋局部）Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图……………………………３８ 图４．６．１．３ ｓｃｅｎｅ图像经典Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图………………………………………３９
图４．６．１．４ Ｓｃｅｌ２ｅ图像（ｄｒ局＋局部）Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图…………………………．３９
图４．６．１．５ ｙｅｌｌｏｗｓａｎｄ图像经典Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图…………………………………４０
硕士论文
基于Ｒｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｎｅｘ ｉｓ ｏｎｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉｍａｇｅ髓Ｉｈａｎｃｅｍｅ址曲ｅｏ巧ａｎｄ ｉｔ ｅａｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｔ ｔｈｅ
ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｉｔ ｅｓｓｅｎｃｅ ｉｓ ｔｏ‘ｓｋｉｎｎｉｎｇ’ｔｈｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｔｏ ｙｉｅｌｄ ｔｈｅ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ｉｍａｇｅ，ｔｈａｔ ｉｓ，ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ
ｃｏｌｏｒ ｃｏｎｓｔａｎｃｙ，ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｉｔｉｏｎ．
Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｆｉｒｓｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｂａｓｉｃ ｉｍａｇｅ ｅｎｈａｎｃ咖钮ｔ ｍｅｔｈｏｄｓ．ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ
ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅｍ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ａｎｄ ｌｏｃａｌ Ｒｅｔｉｎｅｘ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｗｅｆｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ
丘ｌｔｅｒｉｌｌｇ．Ａｆｔｅｒｗａｒｄｓ ｉｔ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｌｔｅｒ Ｆａｄｉｕｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅｓ ｏｆｔｈｅ
ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｓｅｖｅｒａｌ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｉｍａｇｅ
硕士论文
基于Ｒｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
才重新认识到它的科学性和合理性，并开始应用于数字图像处理领域冈。
１．２研究现状及问题
．
最早的Ｒｅｔｉｎｅｘ算法是１９７１年Ｌａｎｄ和ＭｃＣａｎｎ提出的任意路径算法（ｒａｎｄｏｍ
ｗａｌｋ），这是一个时间离散的随机过程算法，即下一个像素位置的选择是从当前像素
ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｓａｎｌ｛，ｌｅｖｅｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ Ｒｅｔｈｌｅｘ砒ｃｏｎｔｒａｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｌ“）ｐｙ船ｐｅｃｔ＇ｂｕｔ ｃａｎ ｂｅ
ｍｏｆｅ ｂｒｉｇｈｔ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ Ｒｅｔｉｎｅｘ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｔｉｎｅｘ，Ｈｏｍｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｎｓｔａｎｃｙ，Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，Ｅｎｔｒｏｐｙ
图３．５．１．１ 图像的直方图……………
１９
图３．５．１．２ 图像的累积分布函数…
……………２０
图３．６．１ 主观质量评价尺度……………………
．…．．．．．…．．．２１
图３．６．２ 灰度∞∞ｅ全局Ｒｅｔｉｎｅｘ增强…………………。
图３．６．３ 图３．６．４
灰度ｇｉｒｌ全局Ｒｅｔ，ｉｎｃｘ增强 彩色ｓｃｅｎｅ全局Ｒｅｔｉ：ｕｅｘ增强……………………
◆
Ⅱ
硕士论文
基于Ｒｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
图表目录
图２．１．２．１ 三段式线性变换…．
图２．１．２．２ 分段线性变换………………
●
图２．２．１ 拉普拉斯算法３ｘ３模板………………………………………………………６
图２．２＇２ 拉普拉斯锐化
图２－３．１ 直方图均衡化例一………………
图２．３．２ 直方图均衡化例：
最后，本文在分析全局和局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法的基础上，提出了一种将两者联合的 Ｒｅｔｉｎｅｘ方法。通过实验分析，该联合的Ｒｅｔｉｅｎｘ算法在对比度和熵方面基本达到了 局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法的水平，且在亮度方面更是优于局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法。
关键词Ｒｅｔｉｎｅｘ，同态滤波，颜色恒常性，动态范围压缩，信息熵
图４．６．１．９增强图像的信息熵趋势图…………………………………………………４３
表格３．６．１ 增强图像的对比度………………………………………………………．２５
表格３．６．２ 增强图像的信息熵………………………………………………………．２６
表格４．６．１．１ 增强图像的亮度………………………………．．
表格４．６．１．２ 增强图像的对比度……………………………。
…………。４２
表格４．６．１．３ 增强图像的信息熵…………………………．
…………．．４３
■
●
Ⅵ
ＹＩ刁００６鼯。
声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本
学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或 公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文 中作了明确的说明。
ａ一６年占月ｒ７日
硕士论文
１绪论
基于Ｒｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
１．１问题的提出
一般情况下，在各类图像系统中图像的传送和转换（如成像、复制、扫描、传输 以及显示等）总要在一定程度上造成图像质量的降低。例如摄像时，由于光学系统失
■
真、相对运动、大气湍流等都会使图像模糊；再如传输过程中，噪声污染图像，使人 观察起来不满意，或者使计算机从中提取的信息减少甚至造成错误。因此，必须对降 质图像进行改善处理。图像增强不考虑图像降质的原因，只是按特定的需要突出一幅 图像中的某些信息，同时，削减或去除某些不需要处理的信息。其主要目的是使图像 更适合于人的视觉特性或计算机识别系统。从图像质量评价观点来看，图像增强技术 主要目的是提高图像可辨识度。它不是以图像保真度为原则，而是通过处理设法有选 择地突出便于人或机器分析的某些感兴趣的信息，抑制一些无用的信息，以提高图像 的使用价值，即图像增强处理只是增强了对某些信息的辨别能力【”。
ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｓ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｎｆｉｏｚ扭！ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ Ｒｅｔｉｎｅｘ ｈａｓ ｓｈｏｗｎ
ｉｔｓｅｌｆｔｏ ｂｅ ａｖｅｒｙ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｃａｎ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｈａｒｐ锄Ｉｉｎ＆
ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ａｐｐｒａｉｓａｌ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ． ◆
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａ ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｒｅｔｉｎｅｘ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ａｎｄ
ｌｏｃａｌ ａｓｐｅｃｔｓ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｈａｄ ｐｒｏｖｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｃａｌｌ
盔：墨 研究生签名：
毒，．占年参月，７日
学位论文使用授权声明
南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密 论文，按保密的有关规定和程序处理。
Ｌ玎？
研究生签名：—》二爹
●
周围的邻域中随机挑选出来的。其最主要的缺点就是计算量较大【３】。
随后，Ｊｏｂｓｏｎ等人提出了基于同态滤波（Ｈｏｍｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）的Ｒｅｔｉｎｅｘ
算法。该算法认为反射系数图像对应着原图像中的锐化细节，而光照图像则被认为是
空间平滑的，将原图像的低通滤波作为照射光珀ｑ合理预测。低通滤波通常是将原图
图２．５．１ 同态滤波流程图
图２．５Baidu Nhomakorabea２ 同态滤波函数的剖面图………………。
………………………ｌＯ
图２．５３ 同态滤波例一．．
………………………ｌｌ
图２．５．４ 同态滤波例二………
………………。１１
图３．２．１．１ ｍｘｎ的灰度图像………………… 图３．４．１ 全局Ｒｅｔｉｎｅｘ增强………。
………………一１４ ………………。１８
ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｍａｄｅ ｔｗｏ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｌｈｔｉｎｅｘ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｇｅｔ ｇｏｏｄ
ｂｅ押恻ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ
ｌｏｃａｌ Ｒｅｔｉｎｅｘ ａｌｇｏｒｉｆｌｈ－ｎ ａｎｄ ｈｏｍｏｍｏｒｐｈｉｃ
图４．６．１．６ ｙｅｎｏｗｓａｎｄ图像（全局＋局部）Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图……………………４０
图４．６．１．７ 增强图像的亮度趋势图……………………………………．
．．４１
图４．６．１．８ 增强图像的对比度趋势图…………
……………………………．４２
Ｖ
！垡羔壁己——一——————兰！￡里！！！暨墨丝塑鬯堡苎塑竺鲨堕壅
20060601
硕士论文
基于ｇｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
摘要
Ｒｅｔｉｎｅｘ是一种建立在科学实验和科学分析基础上的图像增强理论，其实质就是 从图像中抛开照射分量的影响来获得物体的反射分量，即获得物体本来的面貌。与其 它图像增强方法相比，Ｒｅｔｉｎｅｘ算法具有锐化、颜色恒常性、动态范围压缩大、色彩 保真度高等特点。故本文对该理论进行了重点研究。
Ｒｅｔｉｎｅｘ图像增强算法是一种建立在科学实验和科学分析基础上的图像增强理 论，其实质就是从图像Ｓ中抛开照射光工的影响来获得物体的反射性质足，即获得物 体本来的面貌。与其它图像增强方法相比，Ｒｅｔｉｎｅｘ算法具有锐化、颜色恒常性、动 态范围压缩大、色彩保真度高等特点。
虽然传统的色彩理论能够很好地解释很多与色彩有关地现象，并在实际生活中有 着非常广泛地应用。然而美国物理学家Ｅｄｗｉｎ Ｌａｎｄ在２０世纪５０年代发现有些现象 是传统的色彩理论无法解释的，经过近２０多年的科学实验和分析，Ｌａｎｄ认为在视觉 信息的传导过程中人类的视觉系统对信息进行了某种处理，去除了光源强度和照射不 均匀等一系列不确定的因素，而只保留了反映物体本质特征的信息，如反射系数等【２】。 当这些描述物体本质特征的相关信息传递到大脑皮层后，经过更为复杂的信息处理， 才最终形成人的视觉。基于这样的认识，１９７７年Ｅｄｗｉｎ Ｌａｎｄ首次提出了一种被称为 Ｒｅｔｉｎｅｘ的色彩理论，Ｒｅｔｉｎｅｘ这个词本身就是由视网膜Ｒｅｔｉｎａ和大脑皮层Ｃｏｒｔｅｘ 两个词组合构成的。Ｒｅｔｉｎｅｘ理论主要包含了两个方面的内容：物体的颜色是由物体 对长波、中波和短波光线的反射能力决定的，而不是由反射光强度的绝对值决定的； 物体的色彩不受光照非均性的影响，具有一致性【２】。
本文分析了几种常规的图像增强方法的优缺点；在颜色恒常性理论的基础上研究 了全局和局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法；对全局Ｒｅｔｉｎｅｘ算法引入了两种改进方法；详细地分析 了局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法和同态滤波之间的相关性；并对在局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法中使用的高 斯模板的大小和高斯函数的方差之间的关系进行了研究；实验过程合理地分析和使用 了几个有效的图像增强的评价指标．
尽管Ｒｅｔｉｎｅｘ理论能够很好地解释某些视觉现象并已经被大量地科学实验所证 实，但由于种种原因，他的理论一直没有得到广泛的传播和接受，直到２０世纪８０ 年代初期美国宇航局下属的一个研究机构（Ｎａｓａ’ｓ Ｌａｎｇｌｅｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ）将 Ｒｅｔｉｎｅｘ理论用于处理航空器拍摄的外太空图片且获得了非常好的处理效果后，人们
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图３．６．５ 彩色ｇｉｒｌ全局Ｒｅｔｈｌｃｘ增强．
图４．１．１ Ｒｅｔｉｎｅｘ框架图…………………………………………
图４．４．１．１ 高斯分布……
图４．４．１．２ 口不同的高斯分布………………
图４．６．１．１ ｇｉｒｌ图像经典Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图…………………。
……。３８
图４．６．１．２ ｇｉｒｌ图像（全局＋局部）Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图……………………………３８ 图４．６．１．３ ｓｃｅｎｅ图像经典Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图………………………………………３９
图４．６．１．４ Ｓｃｅｌ２ｅ图像（ｄｒ局＋局部）Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图…………………………．３９
图４．６．１．５ ｙｅｌｌｏｗｓａｎｄ图像经典Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图…………………………………４０
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基于Ｒｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｎｅｘ ｉｓ ｏｎｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉｍａｇｅ髓Ｉｈａｎｃｅｍｅ址曲ｅｏ巧ａｎｄ ｉｔ ｅａｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｔ ｔｈｅ
ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｉｔ ｅｓｓｅｎｃｅ ｉｓ ｔｏ‘ｓｋｉｎｎｉｎｇ’ｔｈｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｔｏ ｙｉｅｌｄ ｔｈｅ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ｉｍａｇｅ，ｔｈａｔ ｉｓ，ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ
ｃｏｌｏｒ ｃｏｎｓｔａｎｃｙ，ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｉｔｉｏｎ．
Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｆｉｒｓｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｂａｓｉｃ ｉｍａｇｅ ｅｎｈａｎｃ咖钮ｔ ｍｅｔｈｏｄｓ．ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ
ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅｍ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ａｎｄ ｌｏｃａｌ Ｒｅｔｉｎｅｘ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｗｅｆｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ
丘ｌｔｅｒｉｌｌｇ．Ａｆｔｅｒｗａｒｄｓ ｉｔ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｌｔｅｒ Ｆａｄｉｕｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅｓ ｏｆｔｈｅ
ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｓｅｖｅｒａｌ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｉｍａｇｅ
硕士论文
基于Ｒｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
才重新认识到它的科学性和合理性，并开始应用于数字图像处理领域冈。
１．２研究现状及问题
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最早的Ｒｅｔｉｎｅｘ算法是１９７１年Ｌａｎｄ和ＭｃＣａｎｎ提出的任意路径算法（ｒａｎｄｏｍ
ｗａｌｋ），这是一个时间离散的随机过程算法，即下一个像素位置的选择是从当前像素
ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｓａｎｌ｛，ｌｅｖｅｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ Ｒｅｔｈｌｅｘ砒ｃｏｎｔｒａｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｌ“）ｐｙ船ｐｅｃｔ＇ｂｕｔ ｃａｎ ｂｅ
ｍｏｆｅ ｂｒｉｇｈｔ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ Ｒｅｔｉｎｅｘ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｔｉｎｅｘ，Ｈｏｍｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｎｓｔａｎｃｙ，Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，Ｅｎｔｒｏｐｙ
图３．５．１．１ 图像的直方图……………
１９
图３．５．１．２ 图像的累积分布函数…
……………２０
图３．６．１ 主观质量评价尺度……………………
．…．．．．．…．．．２１
图３．６．２ 灰度∞∞ｅ全局Ｒｅｔｉｎｅｘ增强…………………。
图３．６．３ 图３．６．４
灰度ｇｉｒｌ全局Ｒｅｔ，ｉｎｃｘ增强 彩色ｓｃｅｎｅ全局Ｒｅｔｉ：ｕｅｘ增强……………………
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Ⅱ
硕士论文
基于Ｒｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
图表目录
图２．１．２．１ 三段式线性变换…．
图２．１．２．２ 分段线性变换………………
●
图２．２．１ 拉普拉斯算法３ｘ３模板………………………………………………………６
图２．２＇２ 拉普拉斯锐化
图２－３．１ 直方图均衡化例一………………
图２．３．２ 直方图均衡化例：
最后，本文在分析全局和局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法的基础上，提出了一种将两者联合的 Ｒｅｔｉｎｅｘ方法。通过实验分析，该联合的Ｒｅｔｉｅｎｘ算法在对比度和熵方面基本达到了 局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法的水平，且在亮度方面更是优于局部Ｒｅｔｉｎｅｘ算法。
关键词Ｒｅｔｉｎｅｘ，同态滤波，颜色恒常性，动态范围压缩，信息熵
图４．６．１．９增强图像的信息熵趋势图…………………………………………………４３
表格３．６．１ 增强图像的对比度………………………………………………………．２５
表格３．６．２ 增强图像的信息熵………………………………………………………．２６
表格４．６．１．１ 增强图像的亮度………………………………．．
表格４．６．１．２ 增强图像的对比度……………………………。
…………。４２
表格４．６．１．３ 增强图像的信息熵…………………………．
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ＹＩ刁００６鼯。
声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本
学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或 公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文 中作了明确的说明。
ａ一６年占月ｒ７日
硕士论文
１绪论
基于Ｒｅｔｉｎｅｘ理论的图像增强算法研究
１．１问题的提出
一般情况下，在各类图像系统中图像的传送和转换（如成像、复制、扫描、传输 以及显示等）总要在一定程度上造成图像质量的降低。例如摄像时，由于光学系统失
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真、相对运动、大气湍流等都会使图像模糊；再如传输过程中，噪声污染图像，使人 观察起来不满意，或者使计算机从中提取的信息减少甚至造成错误。因此，必须对降 质图像进行改善处理。图像增强不考虑图像降质的原因，只是按特定的需要突出一幅 图像中的某些信息，同时，削减或去除某些不需要处理的信息。其主要目的是使图像 更适合于人的视觉特性或计算机识别系统。从图像质量评价观点来看，图像增强技术 主要目的是提高图像可辨识度。它不是以图像保真度为原则，而是通过处理设法有选 择地突出便于人或机器分析的某些感兴趣的信息，抑制一些无用的信息，以提高图像 的使用价值，即图像增强处理只是增强了对某些信息的辨别能力【”。
ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｓ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｎｆｉｏｚ扭！ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ Ｒｅｔｉｎｅｘ ｈａｓ ｓｈｏｗｎ
ｉｔｓｅｌｆｔｏ ｂｅ ａｖｅｒｙ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｃａｎ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｈａｒｐ锄Ｉｉｎ＆
ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ａｐｐｒａｉｓａｌ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ． ◆
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａ ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｒｅｔｉｎｅｘ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ａｎｄ
ｌｏｃａｌ ａｓｐｅｃｔｓ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｈａｄ ｐｒｏｖｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｃａｌｌ
盔：墨 研究生签名：
毒，．占年参月，７日
学位论文使用授权声明
南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密 论文，按保密的有关规定和程序处理。
Ｌ玎？
研究生签名：—》二爹
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周围的邻域中随机挑选出来的。其最主要的缺点就是计算量较大【３】。
随后，Ｊｏｂｓｏｎ等人提出了基于同态滤波（Ｈｏｍｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）的Ｒｅｔｉｎｅｘ
算法。该算法认为反射系数图像对应着原图像中的锐化细节，而光照图像则被认为是
空间平滑的，将原图像的低通滤波作为照射光珀ｑ合理预测。低通滤波通常是将原图
图２．５．１ 同态滤波流程图
图２．５Baidu Nhomakorabea２ 同态滤波函数的剖面图………………。
………………………ｌＯ
图２．５３ 同态滤波例一．．
………………………ｌｌ
图２．５．４ 同态滤波例二………
………………。１１
图３．２．１．１ ｍｘｎ的灰度图像………………… 图３．４．１ 全局Ｒｅｔｉｎｅｘ增强………。
………………一１４ ………………。１８
ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｍａｄｅ ｔｗｏ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｌｈｔｉｎｅｘ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｇｅｔ ｇｏｏｄ
ｂｅ押恻ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ
ｌｏｃａｌ Ｒｅｔｉｎｅｘ ａｌｇｏｒｉｆｌｈ－ｎ ａｎｄ ｈｏｍｏｍｏｒｐｈｉｃ
图４．６．１．６ ｙｅｎｏｗｓａｎｄ图像（全局＋局部）Ｒｅｔｉｎｅｘ增强结果图……………………４０
图４．６．１．７ 增强图像的亮度趋势图……………………………………．
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图４．６．１．８ 增强图像的对比度趋势图…………
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