基于同態(tài)濾波的圖像增強(qiáng)算法研究.pdf

1、數(shù)碼相機(jī)在獲取圖像時(shí)，往往會(huì)因?yàn)閺?fù)雜光照環(huán)境的影響，導(dǎo)致獲得的圖像出現(xiàn)照度不足，圖像偏暗，圖片清晰度不高等問題。圖像增強(qiáng)技術(shù)作為圖像處理領(lǐng)域一種基本的處理技術(shù)，通過在頻域或空域?qū)D像進(jìn)行分析處理，可以很好的改善圖像質(zhì)量，使圖像更為清晰，細(xì)節(jié)更加突出，視覺效果更符合人眼的視覺特性。其中在頻域內(nèi)基于照度——反射模型的同態(tài)濾波增強(qiáng)方法在處理低照度圖像時(shí)，可以避免直接對(duì)圖像進(jìn)行傅里葉變換產(chǎn)生的失真，在保持圖像原貌的同時(shí)，很好增強(qiáng)圖像暗區(qū)域的細(xì)節(jié)

2、，消除照度不均的問題。通常人們接觸到的多數(shù)都是彩色圖像，彩色圖像也較灰度圖像含有更多的信息，更利于人機(jī)觀察和分析識(shí)別。因此，研究和改進(jìn)彩色圖像的增強(qiáng)處理方法具有更重要的意義。故而，本文研究了基于同態(tài)濾波的圖像增強(qiáng)方法，主要通過改進(jìn)同態(tài)濾波算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)低照度彩色圖像亮度和對(duì)比度的增強(qiáng)，使其更為清晰，細(xì)節(jié)也更明顯。主要工作如下:
　　第一、對(duì)傳統(tǒng)的同態(tài)濾波算法進(jìn)行了研究和探討，從傳遞函數(shù)入手，設(shè)計(jì)了在不改變對(duì)圖像的增強(qiáng)處理效果下，參數(shù)

3、含量更少且易于調(diào)整的新的傳遞函數(shù)，該改進(jìn)型同態(tài)濾波可以較快地實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像細(xì)節(jié)和亮度的增強(qiáng)。
　　第二、利用有限對(duì)比度直方圖均衡(CLAHE)算法可以增強(qiáng)圖像細(xì)節(jié)和均衡圖像灰度的特點(diǎn)，將改進(jìn)型同態(tài)濾波算法與其相結(jié)合，提出一種新的算法，該算法不僅能增強(qiáng)圖像的亮度和對(duì)比度，使圖像更清晰，而且凸顯了更多細(xì)節(jié)，圖像包含了更多信息，更適合人機(jī)分析觀察。并通過多組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該算法的有效性和在增強(qiáng)低照度彩色圖像時(shí)具有更好的處理效果。
　　第三

4、、為了獲得更高質(zhì)量的彩色圖像，對(duì)上述方法再次進(jìn)行改進(jìn)，提出兩種基于色彩空間轉(zhuǎn)換的同態(tài)濾波彩色圖像處理方法。第一種為基于亮度拉伸的同態(tài)濾波彩色圖像增強(qiáng)算法，該算法首先利用改進(jìn)型同態(tài)濾波對(duì)RGB彩色圖像進(jìn)行第一次增強(qiáng)，然后，將增強(qiáng)后的圖像轉(zhuǎn)換到HSV彩色空間，保持色度分量H不變，對(duì)亮度分量V進(jìn)行有限對(duì)比度自適應(yīng)直方圖均衡和分段線性變換，并對(duì)飽和度S做1.5倍拉伸，提升圖像的飽和度。最后，將HSV空間轉(zhuǎn)換回RGB空間，至此完成整個(gè)增強(qiáng)過程。第

5、二種為基于光照補(bǔ)償?shù)耐瑧B(tài)濾波彩色圖像增強(qiáng)算法，該算法通過將經(jīng)過改進(jìn)型同態(tài)濾波算法和CLAHE算法處理過的圖像轉(zhuǎn)換到HSV空間，保持色度不變，利用構(gòu)造的非線性函數(shù)對(duì)亮度分量V進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)光照補(bǔ)償，并對(duì)飽和度進(jìn)行一次1.5倍拉伸。最后，將原有色度和增強(qiáng)后的亮度、飽和度進(jìn)行信息融合，恢復(fù)圖像色彩信息即得到最終增強(qiáng)圖像。采用多組實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證兩種算法，實(shí)驗(yàn)表明，兩種算法均具有增強(qiáng)圖像清晰度和細(xì)節(jié)的作用，且增強(qiáng)后圖像色澤飽滿，更符合人眼視覺感知特性