基于平台直方图的红外图像自适应增强算法

针对红外图像的特点, 提出了一种基于平台直方图均衡化的自适应红外图像增强算法. 该算法通过自适应地选择平台阈值, 对红外图像进行增强处理, 克服了采用一般直方图均衡化增强红外图像的缺点, 同时算法的运算量远远小于其他平台直方图均衡化算法, 便于实时实现. 理论分析和仿真结果均表明, 该算法对红外图像具有很好的增强效果, 可较好的抑制背景的增强, 突出目标.     

自适应红外目标特征增强算法

利用直方图均衡化和灰度变换增强算法,不能有效增强红外图像目标。鉴于此,在研究红外图像特点的基础上,提出了一种自适应红外目标特征增强算法。该算法先对红外图像进行中值滤波,滤除掉图像中的随机噪声,然后利用直方图分割将红外图像分为目标和背景2部分,通过线性加权叠加抑制背景和增强目标。实验表明,该算法不仅能够根据红外图像中目标的灰度特性自适应地选取直方图分割阈值,而且在去除噪声和增加对比度的同时还抑制了背景,达到了预期的效果。该算法尤其适用于目标和背景像素比例相近时直方图具有局域双峰特征的红外图像中目标的增强。     

基于引导滤波的自适应红外图像增强改进算法

在红外图像处理中,细节增强和噪声抑制尤为重要,重点在于将高动态范围的红外图像压缩至低动态范围的同时保留细节信息、抑制图像噪声。以引导滤波的自适应红外图像增强算法为基础,提出一种基于引导滤波的自适应红外图像增强改进算法。通过引导滤波平滑初始输入图像,将初始输入图像与平滑后的图像做差获得包含大动态温度信息的基础层图像和小动态温度信息的细节层图像,分别对基础层图像、细节层图像进行压缩处理和噪声抑制;以不同的融合比例将处理后的基础层图像、细节层图像进行融合获得输出图像。为了减少算法运算时间、突出图像细节信息的同时减小细节层噪声对输出图像的影响且达到自适应场景的效果,利用可用于筛选有效灰度值的自适应门限参数和直方图分布信息设计出一维压缩数组对图像进行压缩,并将图像融合中的定值比例系数更改为自适应融合比例系数。通过直方图分布信息中的最大值、最小值确定自适应门限参数,同时利用直方图分布信息设计出一维压缩数组对图像进行压缩;获取直方图中有效灰度值个数,通过有效灰度值个数与总灰度值个数之间的比值对图像的场景信息进行判断,根据不同的场景信息确定基础层图像与细节层图像的自适应融合比例系数,实现图像融合。实验结果分别与直方图均衡算法、基于引导滤波的高动态红外图像增强算法、基于引导滤波的自适应红外图像增强算法进行比较,选用四种不同的场景从主观、客观两种层面进行分析。对比结果从主观分析得出该算法处理后的图像可突出细节轮廓信息、减少细节层噪声对融合后输出图像的影响。从客观评价得出该算法在四种场景下的平均计算时间为0.753 5 s,低于对比算法计算时间;并且使基础层图像和细节层图像的融合比例系数达到自适应场景的效果。     

一种基于图像局部信息的红外图像动态范围压缩算法

红外焦平面探测器输出的信号通常为14bit数字图像,要在常用的显示器上显示必须将14bit的图像压缩到8bit,压缩算法直接影响到了图像的细节和对比度。提出了一种基于图像局部信息的红外图像动态范围压缩算法,通过高斯滤波器将原始红外图像分解为基图像和细节图像,并统计原始图像每个像素的局部方差,然后根据每个像素的局部方差计算细节图像的自动增益函数,最后,将基图像进行平台直方图均衡化后与细节图像合成得到压缩后的图像。通过对多种场景的红外图像进行仿真验证,表明该算法能较好地增强图像的细节。     

多子直方图均衡微光图像增强及FPGA实现

针对微光图像对比度低,目标难以识别的问题,对微光图像增强算法进行了研究。提出了一种多子直方图均衡增强算法,该算法首先将直方图按面积平均分割成4个子直方图,利用平均像素数量作为阈值切割直方图降低过度增强现象,然后加入尺度因子对动态范围进行调整,最后分别对子直方图均衡得到增强效果。此算法用Verilog语言在现场可编程门阵列（FPGA）上具体实现,并给出了主观和客观的评价,改进算法能产生更清晰的图像,在硬件平台上也能实时显示增强效果,一帧图像处理时延约为0.45 ms。实验结果表明,改进算法不会产生饱和、噪声放大的现象,图像细节保持较好,满足视频图像处理实时性要求,得到了具有较好视觉效果的增强图像。     

基于灰度冗余图像融合增强研究

为了改善原图像直方图像素灰度分布集中于低灰度级,与经过常规直方图均衡化处理的图像直方图像素灰度分布集中于高灰度级且均具有灰度冗余的图像增强效果,提出了一种新的图像增强算法.对原始图像进行常规直方图均衡处理,并对原始图像与进行了常规直方图均衡处理的图像分别在尽可能大的范围内进行映射,使两者变换后都尽可能去除灰度冗余而有较大的动态范围.取变换后的两图像各自的优点,融合成一幅效果最好的图像.实验结果验证了理论分析的正确性.     

范围限制的自适应亮度保持多阈值直方图均衡算法研究

针对目前直方图均衡算法难以实现,且易造成亮度饱和等问题,本文提出了一种范围限制的自适应亮度保持多阈值直方图均衡算法。首先,对输入图像进行适当平滑,从而获得它的直方图峰值点个数（N+1）。然后,对Otsu算法进行N阈值扩展,并通过这种方法获得图像的N个分割阈值,从而按照此阈值对图像进行分割。为了能够最大程度地保持输入图像的亮度,利用输入图像和输出图像的均值亮度最小误差（AMBE）准则,重新计算了图像的均衡范围。最后,利用新的均衡范围分别对每一个子图像进行均衡。实验表明,使用本算法处理Lena图的绝对均值亮度误差为0.416 4,明显优于使用RLBHE算法的0.629 5。本算法能够获得更清晰的图像细节,同时图像的整体亮度保持的也较好。     

范围限制的自适应亮度保持多阈值直方图均衡算法研究（英文）

针对目前直方图均衡算法难以实现,且易造成亮度饱和等问题,本文提出了一种范围限制的自适应亮度保持多阈值直方图均衡算法。首先,对输入图像进行适当平滑,从而获得它的直方图峰值点个数(N+1)。然后,对Otsu算法进行N阈值扩展,并通过这种方法获得图像的N个分割阈值,从而按照此阈值对图像进行分割。为了能够最大程度地保持输入图像的亮度,利用输入图像和输出图像的均值亮度最小误差(AMBE)准则,重新计算了图像的均衡范围。最后,利用新的均衡范围分别对每一个子图像进行均衡。实验表明,使用本算法处理Lena图的绝对均值亮度误差为0.416 4,明显优于使用RLBHE算法的0.629 5。本算法能够获得更清晰的图像细节,同时图像的整体亮度保持的也较好。     

基于Contourlet变换的红外图像非线性增强算法

针对红外图像对比度低、噪声大等特点,提出一种基于Contourlet变换的红外图像非线性增强算法.Contourlet变换是一种有效的方向多尺度变换分析方法,能在任意尺度上实现任意方向的分解.首先采用Contourlet变换对图像进行多尺度、多方向分解,得到低频子带系数和各带通方向子带系数.引入非完全贝塔函数对低频子带系数进行处理,提升图像整体对比度;采用非线性增益函数对各带通方向子带系数进行处理,通过估计噪声水平设定阈值,抑制绝对值小于阈值的系数,增强大于阈值的系数.最后经Contourlet逆变换得到增强图像.实际实验结果表明,该方法可以有效地增强低对比度红外图像,无论是在视觉效果上还是在图像对比度评估值定量指标上均明显优于直方图均衡化、小波变换增强等方法,且能保持更多的图像轮廓特征,克服了这些方法对噪声增强过度和图像细节增强不足等缺点.     

基于FPGA的实时图像增强设计

局部直方图均衡是以全局直方图均衡化方法为基础,对图像中每个像素点所在的邻域范围求出灰度转换函数,然后仅应用在该中心点处。为了提高算法的运算速度,特别是在处理视频图像时,采取传统的DSP的设计方法在速度上很难满足需要,因此,利用FPGA实现是一个很好的选择。为使局部直方图均衡方法能够在FPGA上具体实现,从空间域的角度改进了图像灰度直方图均衡算法,并利用VHDL语言对算法进行了完全可综合的RTL级描述,最后在硬件平台上验证了结果。     

A new adaptive contrast enhancement algorithm for infrared images based on double plateaus histogram equalization

In infrared images, detail pixels are easily immerged in large quantity of low-contrast background pixels. According to these characteristics, an adaptive contrast enhancement algorithm based on double plateaus histogram equalization for infrared images was presented in this paper. Traditional double plateaus histogram equalization algorithm used constant threshold and could not change the threshold value in various scenes, so that its practical usage is limited. In the proposed algorithm, the upper and lower threshold value could be calculated by searching local maximum and predicting minimum gray interval and be updated in real time. With the proposed algorithm, the background of infrared image was constrained while the details could also be enhanced. Experimental results proved that the proposed algorithm can effectively enhance the contrast of infrared images, especially the details of infrared images.     

基于动态直方图均匀化的对比度增强方法

为增强显示设备进行视频信号显示时的图像对比度,提出了一种动态直方图均匀化算法,该算法根据对比度增强系数可实现在不同灰度范围内的直方图均匀化,达到不同程度的对比度增强效果。同时为减少进行对比度增强所需的帧存储器,开发出了一种快速简单的输入视频图像帧间相似性检测方法及电路实现,当判定输入视频图像具有相似性时,后续帧的图像采用前面输入图像的对比度增强映射函数。仿真结果表明,提出的对比度增强方法能根据对比度增强系数实现不同程度的对比度增强,有效地提高了显示设备的图像显示质量。     

视觉注意机制在图像增强中的应用研究

将视觉注意机制引入到直方图构造中,并在此基础上提出了一种新的基于灰度级信息量直方图的图像增强算法.该算法利用Itti视觉注意计算模型对图像的显著性进行分析,获得全局显著图;然后,将全局显著图划分为若干等大的子区域,求取各子区域的平均显著值,并做归一化处理,得到子区域的加权统计系数;再将各子区域的灰度级加权统计值相加,得到灰度级信息量直方图;最后,依据直方图均衡化的映射函数,调整灰度级的动态范围.实验结果表明,该算法明显优于经典的GHE算法和AHE算法,具有满意的视觉效果.     

Variational infrared image enhancement based on adaptive dual-threshold gradient field equalization

Infrared images are characterized by low signal to noise ratio (SNR) and fuzzy texture edges. This article introduces the variational infrared image enhancement algorithm based on gradient field equalization with adaptive dual thresholds. Firstly, we transform the image into gradient domain and get the gradient histogram. Then, we do the gradient histogram equalization. By setting adaptive dual thresholds to qualify the gradients, the image is prevented from over enhancement. The total variation (TV) model is adopted in the reconstruction of the enhanced image to suppress noise. It is shown from experimental results that the image edge details are significantly enhanced, and therefore the algorithm is qualified for enhancement of infrared images in different applications.     

邻域差值法确定灰度变换的分段点

光电跟踪测量设备电视系统受到自然条件的影响,往往捕获不到清晰的画面,很容易出现对比度极低的图像。针对此种情况,提出了一种用邻域差值来确定分段点的灰度变换法。通过计算像素55邻域的灰度差值,取最小的12个值之和ND。在大量实验的基础上确定合适的阈值T,与ND相比较,确定出图像边缘像素的灰度值范围,据此确定分段灰度变换公式的分段点。实验结果表明,在原图像对比度为1.19%的基础上,通过该算法处理后图像的对比度是原图像的18.79倍,是直方图均衡化后图像的6.97倍,是直方图规定化后图像的41.41倍,图像对比度达到了22.36%,图像的直方图也由单峰突出变为比较均衡的状态。该算法无论在数据上还是在视觉上都取得了很好的效果,满足了电视系统的跟踪要求,已经应用在光电跟踪测量设备上,有较好的实用价值。     

一种可控的视频图像动态对比度增强算法

为增强显示设备进行视频信号显示时的图像对比度,提出了一种幅度可控的动态对比度增强算法。该算法利用一组归一化线性直方图数据和输入图像的归一化灰度直方图数据的结合,实现对输入图像的权重化直方图均衡化处理,进而达到幅度可控的动态对比度增强效果。该算法可以通过控制对比度增强幅度来避免传统直方图均衡化产生的过增强现象。将基于该算法的实时图像处理器应用于50英寸AC PDP上,实验结果表明,其对比度获得显著提升,并且能够根据外部接口的调节实现幅度可控的对比度增强效果。