[发明专利]利用平均值分离直方图均衡的图像增强方法及其电路

说明书

本发明涉及利用均值分离直方图均衡(MSHE)的图像增强方法及其电路。本发明尤其涉及根据给定图像的平均电平把该图像分割成预定个数的子图像并独立地对各个子图像进行直方图均衡的图像增强方法及其电路。

灰度电平的直方图提供了对图像外观的总体描述。正确地调整给定图像的灰度电平能够增强图像的外观或对比度。

多种对比度增强方法中最广为人知的一种是直方图均衡，即按照给定图像的样值分布增强该图像的对比度。在文献：[1]J.S.Lim的“二维信号及图像处理”(Prentice Hall,Englewood Cliffs,New Jersey,1990)和[2]R.C.Gonzalez和P.Wints的“数字图像处理”(Addison-Wesley,Reading,Massachusetts,1977)中描述了这种方法。

还有，在[3]J.Zimmerman、S.Pizer、E.Staab、E.Perry、W.McCartney和B.Brenton的“自适应直方图均衡对对比度增强的有效性的估算”(IEEE医学成像，1988年12月，304-312页)以及[4]Y.Li、W.Wang和D.Y.Yu的“自适应直方图均衡对X射线胸部图像的作用”(SPIE汇编，1994年2321卷，513-514页)描述了直方图均衡方法对于医学图像处理和雷达图像处理的有效作用。

一般来说，由于直方图均衡造成图像动态范围扩大，所以造成合成图像密度分布均衡，因此增强了图像的对比度。

但是，直方图均衡的这种广为人知的特点在某些实际情形中变成了缺点。就是说，随着直方图均衡的输出密度变得均匀，输出图像的平均亮度趋于中间灰度电平值。实际上，对于模拟图像的直方图均衡，输出图像的平均亮度正是与输入图像的平均亮度无关的中间灰度电平。显然，这一特点在某些实际应用中是不希望有的。例如，在已进行了直方图均衡之后，在夜间摄取的图像看起来会象是在白天摄取的图像。与此同时，太暗或太亮的图像信号在被均衡之后，对比度将较低。

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种图像增强方法，该方法根据给定图像的平均电平把该图像分割成预定个数的子图像并独立地对各个子图像进行直方图均衡，以便在保持该给定图像的平均亮度的同时增强其对比度。

本发明的另一目的是提供一种图像增强方法，该方法根据给定图像的平均电平把输入图像分割成预定个数的子图像并根据子图像的灰度电平分布和通过把亮度补偿值与平均电平值相加得到的补偿平均电平独立地对各个子图像进行直方图均衡。

本发明的还一目的是提供一种图像增强电路，该电路根据给定图像的平均电平把该图像分割成预定个数的子图像并独立地对各个子图像进行直方图均衡，以便在保持该给定图像的平均亮度的同时增强其对比度。

本发明的再一目的是提供一种图像增强电路，该电路根据给定图像的平均电平把输入图像分割成预定个数的子图像并根据子图像的灰度电平分布和把亮度补偿值与平均电平相加得到的补偿平均电平独立地对各个子图像进行直方图均衡。

为了实现以上目的中的一个目的，提供了通过对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的方法，所述方法包括以下步骤：(a)逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；(b)按照平均电平逐个图像单元地把该输入图像信号分成预定个数的子图像；(c)计算每一子图像的累积密度函数；以及(d)通过根据该累积密度函数将每一子图像样值变换为新的灰度电平来独立地对每一子图像进行直方图均衡。

为了实现以上目的中的另一个目的，提供了通过对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的方法，所述方法包括以下步骤：(a)逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；(b)逐个图像单元地获取输入图像信号的灰度电平分布；(c)把该灰度电平分布分成预定个数的子图像；(d)根据该灰度电平分布计算每一子图像的累积密度函数；(e)通过把与基于输入图像平均亮度的预定校正函数一致的亮度补偿值与所述平均电平相加来获得补偿平均电平；以及(f)通过根据累积密度函数和补偿平均电平将每一子图像样值变换为新的灰度电平来独立地对每一子图像进行直方图均衡。