小波域双边累积概率分割亮度保持的图像增强方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了小波域双边累积概率分割亮度保持的图像增强方法及装置，在图像小波域(即频域)，以小波直方图为基础,本发明专利技术可根据输入图像的特点自动将输入图像的低频子图的小波直方图分割为三个分块小波直方图，并在各分块内做小波系数增强处理，合并小波低频子图，最后通过小波逆变换输出增强图像，从而针对消费类电子产品及红外图像处理图像要求输入与输出图像亮度基本保持一致的条件下，提高输出图像细节呈现能力和抗噪声能力。

【技术实现步骤摘要】
小波域双边累积概率分割亮度保持的图像增强方法及装置
本专利技术涉及图像对比度增强
，尤其涉及一种小波域双边累积概率分割亮度保持的图像增强方法及装置。
技术介绍
全局小波直方图均衡化是数字图像增强的常用方法之一，其算法虽然实现简单，但不适合应用于对图像亮度要求保持较高的图像处理领域。这是因为在小波直方图均衡化增强过程中，图像增强前后图像平均亮度的变化太高，再有就是灰度级被合并常常导致增强图像质量的恶化和大量的信息丢失等问题。在一些图像处理领域(例如消费类电子产品、红外图像处理系统)中，一方面既要处理的图像与输入图像亮度保持较好，同时还要求处理的图像对比度好，细节能够清晰。实际上，亮度保持和对比度增强是一个相互约束的问题。也就是说，如果要求处理的图像与输入图像在亮度上保持一致，那么增强图像的对比度就会小，细节难于突出，图像视觉感官不清晰。亮度保持为了准确地保持输入图像的亮度，往往会使输出图像不能实现较好的对比增强或者局部过分增强，反之亦然。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种克服上述问题之一或者至少部分地解决上述任一问题的小波域双边累积概率分割亮度保持的图像增强方法及装置。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的：本专利技术一方面提供了一种双边累积概率分割的图像增强方法，包括：S1，用db系列小波基db1小波对输入图像I进行一层小波分解，得到低频子图ca，第一高频子图ch、第二高频子图cv和第三高频子图cd；S2，对低频子图ca取整，得到取整后的低频子图ca1,并计算取整后的低频子图ca1的最大值Mca；S3，在[0,Mca]确定取整后的低频子图ca1的每个小波系数出现的频次，得到小波直方图h,长度Mca；S4，获取小波直方图计算公式计算取整后的低频子图ca1的每个小波系数出现的概率，其中，i为小波系数，i＝0,1,2···Mca，h为各小波系数的频数，设置新低频子图ca2与低频子图ca相同，数值设置为零矩阵；S5，设置分割累积概率cdfPR的初始值，设置分割的长度为Mca的小波直方图的变量数组hx，设置分割的低频小波系数总数与取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0的初始值，设置分割变量px的初始值，其中，分割变量px变化范围[0,1]；S6，从取整后的低频子图ca1的概率p(i)的第一预设方向循环计算第一累积概率cdfp1，其中，第一累积概率cdfp1的计算公式为：循环变量i＝1:Mca，当第一累积概率cdfp1大于分割累积概率cdfPR的初始值时，退出循环，同时记录分割的第一小波直方图数组hx1；S7，从取整后的低频子图ca1的概率p(i)的第二预设方向循环计算第二累积概率cdfp2，其中，第二累积概率cdfp2的计算公式为：循环变量i＝Mca:-1:1，当第二累积概率cdfp2大于分割累积概率cdfPR的初始值时，退出循环，同时记录分割的第二小波直方图数组hx2，其中L为为小波系数总数，第一预设方向与第二预设方向相反；S8，更新变量数组hx，其中，变量数组hx＝hx1+hx2，更新分割的低频小波系数总数与取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0，其中，判断分割的低频小波系数总数与取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0是否小于分割变量px的初始值，如果分割的低频小波系数总数与取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0小于分割变量px的初始值，则令cdfPR＝cdfPR+预设值，返回步骤S6，否则则停止循环运算，直至得到分割的低频小波系数总数与取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0大于等于分割变量px的初始值的第一小波直方图数组hx1和第二小波直方图数组hx2，执行步骤S9；S9，计算剩下的第三小波直方图数组hx3，其中，hx3＝h-hx1-hx2；S10，剔除第一小波直方图数组hx1、第二小波直方图数组hx2和第三小波直方图数组hx3的所有非0元素，设置公共处理数组Hx放置第一小波直方图数组hx1、第二小波直方图数组hx2和第三小波直方图数组hx3，设置idx分别放置对应小波直方图的小波系数索引；S11，对公共处理数组Hx按如下公式计算新小波系数：其中i＝1...length(Hx)，PX,CPX分别为公共处理数组Hx的概率与累积概率；f(i)为新低频子图ca2的新小波系数，P1为图像细节、亮度、对比度的调节参数；S12，将新低频子图ca2与第一高频子图ch、第二高频子图cv和第三高频子图cd作小波重构，得到重构图像I1；S13，利用公式将重构图像I1转换到[0,255]灰度显示范围，输出新的增强图像imageout。其中，P1的取值范围[0,1]。其中，P1＝0.1。其中，第一预设方向为从左到右，第二预设方向为从右到左。其中，分割累积概率cdfPR的初始值为0.01，分割的低频小波系数总数与取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0的初始值为0，分割变量px的初始值为0.5，预设值为0.01。本专利技术另一方面提供了一种双边累积概率分割的图像增强装置，包括：分解模块，用于用db系列小波基db1小波对输入图像I进行一层小波分解，得到低频子图ca，第一高频子图ch、第二高频子图cv和第三高频子图cd；第一计算模块，用于对低频子图ca取整，得到取整后的低频子图ca1,并计算取整后的低频子图ca1的最大值Mca；确定模块，用于在[0,Mca]确定取整后的低频子图ca1的每个小波系数出现的频次，得到小波直方图h,长度Mca；第二计算模块，用于获取小波直方图计算公式计算取整后的低频子图ca1的每个小波系数出现的概率，其中，i为小波系数，i＝0,1,2···Mca，h为各小波系数的频数，设置新低频子图ca2与低频子图ca相同，数值设置为零矩阵；设置模块，用于设置分割累积概率cdfPR的初始值，设置分割的长度为Mca的小波直方图的变量数组hx，设置分割的低频小波系数总数与取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0的初始值，设置分割变量px的初始值，其中，分割变量px变化范围[0,1]；第三计算模块，用于从取整后的低频子图ca1的概率p(i)的第一预设方向循环计算第一累积概率cdfp1，其中，第一累积概率cdfp1的计算公式为：循环变量i＝1:Mca，当第一累积概率cdfp1大于分割累积概率cdfPR的初始值时，退出循环，同时记录分割的第一小波直方图数组hx1；第四计算模块，用于从取整后的低频子图ca1的概率p(i)的第二预设方向循环计算第二累积概率cdfp2，其中，第二累积概率cdfp2的计算公式为：循环变量i＝Mca:-1:1，当第二累积概率cdfp2大于分割累积概率cdfPR的初始值时，退出循环，同时记录分割的第二小波直方图数组hx2，其中L为为小波系数总数，第一预设方向与第二预设方向相反；更新模块，用于更新变量数组hx，其中，变量数组hx＝hx1+hx2，更新分割的低频小波系数总数与取整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双边累积概率分割的图像增强方法，其特征在于，包括：/nS1，用db系列小波基db1小波对输入图像I进行一层小波分解，得到低频子图ca，第一高频子图ch、第二高频子图cv和第三高频子图cd；/nS2，对所述低频子图ca取整，得到取整后的低频子图ca1,并计算所述取整后的低频子图ca1的最大值Mca；/nS3，在[0,Mca]确定所述取整后的低频子图ca1的每个小波系数出现的频次，得到小波直方图h,长度Mca；/nS4，获取小波直方图计算公式

【技术特征摘要】
1.一种双边累积概率分割的图像增强方法，其特征在于，包括：
S1，用db系列小波基db1小波对输入图像I进行一层小波分解，得到低频子图ca，第一高频子图ch、第二高频子图cv和第三高频子图cd；
S2，对所述低频子图ca取整，得到取整后的低频子图ca1,并计算所述取整后的低频子图ca1的最大值Mca；
S3，在[0,Mca]确定所述取整后的低频子图ca1的每个小波系数出现的频次，得到小波直方图h,长度Mca；
S4，获取小波直方图计算公式计算所述取整后的低频子图ca1的每个小波系数出现的概率，其中，i为小波系数，i＝0,1,2…Mca，h为各小波系数的频数，设置新低频子图ca2与所述低频子图ca相同，数值设置为零矩阵；
S5，设置分割累积概率cdfPR的初始值，设置分割的长度为Mca的小波直方图的变量数组hx，设置分割的低频小波系数总数与所述取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0的初始值，设置分割变量px的初始值，其中，所述分割变量px变化范围[0,1]；
S6，从所述取整后的低频子图ca1的概率p(i)的第一预设方向循环计算第一累积概率cdfp1，其中，所述第一累积概率cdfp1的计算公式为：循环变量i＝1:Mca，当所述第一累积概率cdfp1大于所述分割累积概率cdfPR的初始值时，退出循环，同时记录分割的第一小波直方图数组hx1；
S7，从所述取整后的低频子图ca1的概率p(i)的第二预设方向循环计算第二累积概率cdfp2，其中，所述第二累积概率cdfp2的计算公式为：循环变量i＝Mca:-1:1，当所述第二累积概率cdfp2大于所述分割累积概率cdfPR的初始值时，退出循环，同时记录分割的第二小波直方图数组hx2，其中L为为小波系数总数，所述第一预设方向与所述第二预设方向相反；
S8，更新所述变量数组hx，其中，所述变量数组hx＝hx1+hx2，更新所述分割的低频小波系数总数与所述取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0，其中，判断所述分割的低频小波系数总数与所述取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0是否小于所述分割变量px的初始值，如果所述分割的低频小波系数总数与所述取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0小于所述分割变量px的初始值，则令cdfPR＝cdfPR+预设值，返回步骤S6，否则则停止循环运算，直至得到所述分割的低频小波系数总数与所述取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0大于等于所述分割变量px的初始值的所述第一小波直方图数组hx1和所述第二小波直方图数组hx2，执行步骤S9；
S9，计算剩下的第三小波直方图数组hx3，其中，hx3＝h-hx1-hx2；
S10，剔除所述第一小波直方图数组hx1、所述第二小波直方图数组hx2和所述第三小波直方图数组hx3的所有非0元素，设置公共处理数组Hx放置所述第一小波直方图数组hx1、所述第二小波直方图数组hx2和所述第三小波直方图数组hx3，设置idx分别放置对应小波直方图的小波系数索引；
S11，对所述公共处理数组Hx按如下公式计算新小波系数：



其中i＝1...length(Hx)，PX,CPX分别为所述公共处理数组Hx的概率与累积概率；f(i)为所述新低频子图ca2的新小波系数，P1为图像细节、亮度、对比度的调节参数；
S12，将所述新低频子图ca2与所述第一高频子图ch、所述第二高频子图cv和所述第三高频子图cd作小波重构，得到重构图像I1；
S13，利用公式将所述重构图像I1转换到[0,255]灰度显示范围，输出新的增强图像imageout。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P1的取值范围[0,1]。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述P1＝0.1。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设方向为从左到右，所述第二预设方向为从右到左。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分割累积概率cdfPR的初始值为0.01，所述分割的低频小波系数总数与所述取整后的低频子图ca1小波系数总数之比p0的初始值为0，所述分割变量px的初始值为0.5，所述预设值为0.01。


6.一种双边累积概率分割的图像增强装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：章怡，王海峰，范鑫，陈海忠，吴卫华，薛勇，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32