[发明专利]一种保证图像细节的对比度增强方法

权利要求书

1.一种保证图像细节的对比度增强方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、对待增强图像进行全局灰度映射，获得全局灰度映射后的图像；

所述步骤一的具体过程为：

步骤一一、将待增强图像在平面坐标位置(x,y)处的灰度值表示为L(x,y)，将待增强图像的灰度范围[0,255]分为三个灰度区间，三个灰度区间的灰度范围分别是[0,85]，[86,171]以及[172,255]；

步骤一二、在每个灰度区间内，均统计出一个出现概率最大的灰度值，将灰度区间[0,85]内出现概率最大的灰度值记为T_l，将灰度区间[86,171]内出现概率最大的灰度值记为T_m，将灰度区间[172,255]内出现概率最大的灰度值记为T_h；

步骤一三、分别统计出待增强图像在灰度区间为[0,T_l]、[0,T_m]、[0,T_h]内的累积概率，将待增强图像在灰度区间[0,T_l]内的累积概率记为P_l，将待增强图像在灰度区间[0,T_m]内的累积概率记为P_m，将待增强图像在灰度区间[0,T_h]内的累积概率记为P_h；

步骤一四、分别对T_l、T_m和T_h进行归一化，即为T_l对应的归一化值，为T_m对应的归一化值，为T_h对应的归一化值；

步骤一五、根据归一化后的灰度值和归一化后的灰度值对应的累积概率P_l、P_m、P_h，以及待增强图像中灰度归一化值1、灰度归一化值0和灰度归一化值1、灰度归一化值0对应的累积概率，得到5个二维坐标，即(0,0)、和(1,1)；

步骤一六、构造全局非线性灰度映射函数如式(1)所示：

其中，a、b、c、d、e是5个待定系数，I(x,y)表示对待增强图像进行全局灰度映射后在平面坐标位置(x,y)处的灰度值；

步骤一七、令5个待定系数a、b、c、d、e的初始值均为1，将步骤一五中得到的5个二维坐标作为已知的数据点，通过牛顿迭代法对式(1)进行拟合，得到5个待定系数的最优估计，将a的最优估计表示为将b的最优估计表示为将c的最优估计表示为将d的最优估计表示为将e的最优估计表示为

步骤一八、将对5个待定系数的最优估计带入公式(1)得到最优全局非线性灰度映射函数，并通过最优全局非线性灰度映射函数对待增强图像进行全局灰度映射，得到全局灰度映射后的图像；

步骤二、对步骤一中获得的全局灰度映射后的图像进行细节增强，获得细节增强后的图像；

所述步骤二的具体过程为：

细节增强后的图像H为：

H(x,y)＝I(x,y)+ΔI(x,y)                       (2)

其中，H(x,y)表示细节增强后的图像在平面坐标位置(x,y)处的灰度值，ΔI(x,y)为在平面坐标位置(x,y)处的细节补偿项；

所述细节补偿项ΔI(x,y)满足式(3)：

其中，μ_I(x,y)表示全局灰度映射后图像中像素(x,y)以及以像素(x,y)为中心的八邻域像素组成的集合N_x′_,y中像素的平均灰度，μ_L(x,y)表示待增强图像中像素(x,y)以及以像素(x,y)为中心的八邻域像素组成的集合N_x,y中像素的平均灰度；

根据方差计算方法将式(3)转换为式(5)所示的表达式：

其中，表示像素集合N_x′_,y中的各像素灰度的方差，表示像素集合N_x,y中的各像素灰度的方差；

将式(5)等号左侧表达式中的中心像素与8个邻域像素进行分离，得到式(7)所示的表达式：

其中，i′的取值为-1和1，j′的取值为-1和1；

对式(7)进行整理，得到关于ΔI(x,y)的表达式如式(8)所示：

采用迭代法求解公式(8)中的细节补偿项；

所述μ_I(x,y)和μ_L(x,y)的计算方法如式(4)：

其中，i的取值为i＝-1,0,1，j的取值为j＝-1,0,1；

所述和的计算方法如式(6)所示：

所述采用迭代法求解公式(8)中的细节补偿项，其具体过程为：

令ΔI(x+i′,y+j′)的初始值ΔI⁽⁰⁾(x+i′,y+j′)如式(9)所示：

ΔI⁽⁰⁾(x+i′,y+j′)＝L(x+i′,y+j′)-I(x+i′,y+j′)             (9)

迭代过程如式(10)所示：

其中，上标(t)表示t次迭代；

设置迭代停止条件如式(11)所示：

max(ΔI^(t)(x,y)-ΔI^(t-1)(x,y))≤0.01                   (11)

令第t₀次迭代时满足式(11)所示的迭代停止条件，则得到的细节增强图像如式(12)所示：