一种自适应伽马校正的彩色图像对比度增强方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应伽马校正的彩色图像对比度增强方法，该方法包括以下步骤：1、对输入的待增强图像做明度图像计算；2、利用明度图像计算概率密度函数和权重分布函数；3、计算权重分布函数的累积分布函数；4、构造自适应伽马参数，并对明度图像进行自适应伽玛校正；5、将校正后的图像转换回RGB彩色空间后得到增强后的结果图像。本发明专利技术能使图像对比度的增强自适应于像素强度，增强后的图像更自然，并且能够增强图像局部对比度。

A Contrast Enhancement Method for Color Images Based on Adaptive Gamma Correction

The invention discloses an adaptive gamma correction method for color image contrast enhancement, which comprises the following steps: 1. calculating the brightness image of the input image to be enhanced; 2. calculating the probability density function and the weight distribution function using the brightness image; 3. calculating the cumulative distribution function of the weight distribution function; 4. constructing the adaptive gamma parameters and performing the lightness image. Adaptive gamma correction; 5. Transform the corrected image back to RGB color space to get the enhanced result image. The method can make the enhancement of image contrast adaptive to the pixel strength, make the enhanced image more natural, and enhance the local contrast of the image.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应伽马校正的彩色图像对比度增强方法
本专利技术涉及一种图像对比度增强方法，尤其涉及一种自适应伽玛校正的彩色图像对比度增强方法。
技术介绍
不理想的拍摄环境，如阴雨天气、室内光线不充足等，会导致人们拍摄到的图像对比度下降，图像中场景和物体的一些细节特征都无法清晰地呈现出来，产生较差的视觉效果。若直接将这样的图像应用于目标检测、目标追踪等基于视觉的应用中，会造成检测或追踪结果的不准确。图像对比度增强方法主要有基于变换的方法和基于直方图的方法。基于变换的方法通过对图像做某种数学变换，如指数变换等，来调节输出图像的像素强度，达到提高图像对比度的目的。基于直方图的方法通过调整原始图像的直方图分布来改善图像对比度，然而这类方法对图像对比度做整体调整，往往会带来一些不自然的伪像。Shih-ChiaHuang等人提出一种基于自适应伽马校正对比度增强方法(Shih-ChiaHuang，Fan-ChiehCheng,Yi-ShengChiu，Efficientcontrastenhancementusingadaptivegammacorrectionwithweightingdistribution,IEEETransactionsonImageProcessing,vol.22,no.3,pp.1032-1041,2013)，将基于变换的方法和基于直方图的方法相结合，对原始图像做自适应伽马校正增强图像对比度，但明亮区域常常会出现过度增强的现象，且忽略了局部区域对比度的增强。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有方法存在的问题和不足，本专利技术提供一种使得图像的增强自适应于像素强度且能增强图像局部对比度的图像对比度增强方法，充分利用了图像像素强度的统计学信息。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用以下技术方案：一种自适应伽马校正的彩色图像对比度增强方法，通过将图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间来分离图像的色彩信息和明度信息，通过权重分布函数的累积分布函数构造自适应伽马参数，使对比度增强后图像更自然。所述的自适应伽玛校正的彩色图像对比度增强方法的具体步骤如下：(1)对输入的大小为M×N像素的待增强彩色图像做明度图像计算，将从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间，把V通道图像的像素强度都归一化到[0,255]区间内得到明度图像I；(2)利用明度图像计算概率密度函数和权重分布函数，分别如下公式(1)(2)所示：其中，l是明度图像像素强度，pdfmax是最大的概率密度，pdfmin是最小的概率密度，α为参数；(3)计算权重分布函数的累积分布函数，如公式(3)所示：其中，lmax是明度图像最大的像素强度；(4)构造自适应伽马参数，如下公式(4)所示：其中，a和b为调节参数，I为明度图像，Ω(x)为以像素点x为中心的大小为w×h像素的邻域。基于自适应伽玛参数对明度图像进行自适应伽玛校正，使明度图像自适应伽马校正后的像素强度，像素强度为如下公式(5)：其中，lmax是I中最大的像素强度；(5)将校正后的明度图像作为V通道，使其和原始的S通道和H通道一起从HSV彩色空间转换回RGB彩色空间，得到增强后的结果图像。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、对比度增强自适应像素强度，使得增强后的图像更自然；2、能够根据像素与其邻域像素平均强度的比值增强图像局部对比度。附图说明图1为专利技术的实施流程图；图2(a)为实施例中待增强图像1，图2(b)为实施例中对图像1增强后的结果图像；图3(a)为实施例中图2(a)的明度图像的直方图，图3(b)为实施例中图2(b)的明度图像的直方图；图4(a)为实施例中待增强图像2，图4(b)为实施例中对图像2增强后的结果图像；图5(a)为实施例中图4(a)的明度图像的直方图，图5(b)为实施例中图4(b)的明度图像的直方图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，一种自适应伽玛校正的彩色图像对比度增强方法，包括以下步骤：(1)对输入的待增强图像做明度图像计算：本次实施例中采用大小为512×768像素和360×236像素的彩色图像分别作为待增强图像1和待增强图像2进行实验。将2幅待增强图像分别从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间，将V通道图像的像素强度都归一化到[0,255]区间内得到明度图像。(2)利用明度图像计算概率密度函数和权重分布函数，函数公式分别如下：概率密度函数权重分布函数其中，l是明度图像像素强度，pdfmax是最大的概率密度，pdfmin是最小的概率密度，α为参数，本专利技术取α＝0.6。(3)计算权重分布函数的累积分布函数，如下公式所示：其中，lmax是明度图像最大的像素强度。(4)构造自适应伽马参数，并对明度图像自适应伽玛校正，具体包括如下步骤：(4.1)构造自适应伽玛参数如下公式所示：其中，a和b为调节参数，a＝0.5，b＝0.3，I为明度图像，Ω(x)为以像素点x为中心的大小为5×5像素的邻域。(4.2)基于自适应伽玛参数对明度图像进行自适应伽玛校正，使明度图像自适应伽马校正后的像素强度，像素强度为如下公式：其中，lmax是I中最大的像素强度；(5)将自适应伽马校正后的明度图像作为V通道和原始的S通道和H通道一起从HSV彩色空间转换回RGB彩色空间，得到增强后的结果图像。如图2(a)和图4(a)所示，两幅待增强的图像整体对比度较低，一些较暗的区域细节不清晰。图3(a)和图5(a)分别为两幅待增强的图像的明度图像的直方图，从直方图中可以看出像素分布比较集中，而且在低灰度范围中的像素较多。图2(b)为本专利技术方法处理图2(a)后得到的结果图像，从图中可看出图像整体对比度增强，前景与背景区分明显。图4(b)为本专利技术方法处理图4(a)后得到的结果图像，从图中可看出车窗中的影像很好地还原呈现出来，人物头发、树叶等细节也得到了增强。从结果图像的明度图像的直方图，即图3(b)和图5(b)中也可以看出，像素分布比原先更加均衡。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应伽马校正的彩色图像对比度增强方法，其特征在于包括步骤：(1)对输入的待增强图像做明度图像计算；(2)利用明度图像计算概率密度函数和权重分布函数；(3)计算权重分布函数的累积分布函数；(4)构造自适应伽马参数，并对明度图像进行自适应伽玛校正；(5)将校正后的图像转换回RGB彩色空间，得到增强后的结果图像。

【技术特征摘要】
1.一种自适应伽马校正的彩色图像对比度增强方法，其特征在于包括步骤：(1)对输入的待增强图像做明度图像计算；(2)利用明度图像计算概率密度函数和权重分布函数；(3)计算权重分布函数的累积分布函数；(4)构造自适应伽马参数，并对明度图像进行自适应伽玛校正；(5)将校正后的图像转换回RGB彩色空间，得到增强后的结果图像。2.根据权利要求1所述的一种自适应伽马校正的彩色图像对比度增强方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的明度图像计算为：将一幅大小为M×N像素的待增强彩色图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间，将V通道图像的像素强度都归一化到[0,255]区间内得到明度图像I。3.根据权利要求1所述的一种自适应伽马校正的彩色图像对比度增强方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的概率密度函数和权重分布函数分别为公式(1)和(2)：其中，l是明度图像像素强度，pd...

【专利技术属性】
技术研发人员：王力谦，邵文泽，葛琦，闫静杰，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32