CN108133463A - 一种直方图均衡化图像的降噪方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种直方图均衡化图像的降噪方法及系统，包括：获取像素总数目和灰度级对应的像素点数目；用直方图均衡化处理技术处理像素总数目和灰度级对应的像素点数目计算像素灰度值；设置图像的灰度值阈值和灰度级阀值；当所述像素灰度值小于灰度值阈值时，采用直方图均衡化处理计算像素灰度值；否则，根据灰度值在原图像中的灰度级是否大于灰度级阈值确定像素灰度值；根据像素灰度值输出增强降噪后的图像。本发明的技术方案可明显增强图像的对比度，改善图像质量。

Description

一种直方图均衡化图像的降噪方法及系统
技术领域
本发明涉及图像增强领域，具体涉及一种直方图均衡化图像的降噪方法及系统。
背景技术
坦克装甲车辆作战时，图像是成员感知战场态势，发现、识别及跟踪目标的关键信息来源。然而，由于受曝光不足等环境的影响，图像质量会大幅下降。直方图均衡化算法可明显增强图像的对比度，改善图像质量。
传统的直方图均衡化通过一个变换函数对输入直方图进行修正，使得修正后的图像直方图趋于均匀，从而增大图像灰度级的动态范围。然而，对于低照度的图像，图像的灰度级大多集中于灰度值较低的范围内，动态范围小，对比度较差，同时噪声也分布于整幅图像。直接对整幅图像进行直方图均衡化会改善图像对比度的同时，放大图像的噪声，影响增强后的图像视觉效果。因此，传统的直方图均衡化会放大低照度图像的噪声，不能满足图像增强的要求。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种直方图均衡化图像的降噪方法及系统。
本发明提供的技术方案是：
一种直方图均衡化图像的降噪方法，包括：
获取像素总数目和灰度级对应的像素点数目；
用直方图均衡化处理技术处理所述像素总数目和灰度级对应的像素点数目计算像素灰度值；
设置图像的灰度值阈值和灰度级阀值；
当所述像素灰度值小于所述灰度值阈值时，采用所述直方图均衡化处理计算像素灰度值；
否则，根据所述灰度值在原图像中的灰度级是否大于灰度级阈值确定像素灰度值；
根据所述像素灰度值输出增强降噪后的图像。
优选地，所述像素灰度值Nk按下式计算：
式中，n表示像素总数目；L表示图像灰度级数；nj表示第j个灰度级的像素点数目。
优选地，根据所述灰度值在原图像中的灰度级是否大于灰度级阈值确定像素灰度值,包括:
当所述灰度值在原图像中的灰度级大于或等于灰度级阀值时，按明区域模型计算像素值；
当所述灰度值在原图像中的灰度级小于灰度级阀值时，按暗区域模型计算像素值。
优选地，当所述灰度值在原图像中的灰度级小于灰度级阀值时，按暗区域模型计算像素灰度值Nk，按下式计算：
式中，nj为第j个灰度级的像素点数目；nθ为灰度级小于θ的像素总数；
优选地，当所述灰度值在原图像中的灰度级大于或等于灰度级阀值时，按明区域模型计算像素灰度值Nk，按下式计算：
式中，n为像素总数目；L为图像灰度级数；nj为第j个灰度级的像素点数目。
优选地，根据所述像素灰度值输出增强降噪后的图像，包括：
通过计算得到各个像素变化后的像素灰度值，由各个像素变化后的像素灰度值得到直方图均衡化后的增强降噪后的图像。
本发明的另一目的在于提出一种直方图均衡化图像的降噪系统，包括：采集模块，计算模块，设置模块、判断确定模块、输出模块和建模模块。
采集模块，用于获取像素总数目和灰度级对应的像素点数目；
计算模块，用于通过直方图均衡化处理所述像素总数目和灰度级对应的像素点数目计算像素灰度值；
设置模块，用于设置图像的灰度值阈值和灰度级阀值；
判断确定模块，用于判断像素灰度值和灰度级与设定的阈值间的大小，并确定像素灰度值；
输出模块，用于根据各像素灰度值输出增强降噪后的图像。
优选地，所述判断确定模块包括判断确定子模块1和判断确定子模块2；
判断确定子模块1，用于判断所述像素灰度值与设定的所述灰度值阈值大小并确定所述像素灰度值；
判断确定子模块2，用于当所述像素灰度值大于所述灰度值阈值时判断灰度级与设定的灰度级阈值大小并确定所述像素灰度值。
优选地，所述计算模块按累积分布函数模型计算像素灰度值如下式所示:
式中，Nk为像素灰度值；n为像素总数目；L为图像灰度级数；nj为第j个灰度级的像素点数目。
优选地，所述判断确定子模块2，包括：采用暗区域模型和明区域模型计算像素灰度值；
当所述灰度值在原图像中的灰度级小于灰度级阀值，按暗区模型计算像素值，如下式所示：
式中，Nk为像素灰度值；nj为第j个灰度级的像素点数目；nθ为灰度级小于θ的像素总数；
当所述灰度值在原图像中的灰度级大于或等于灰度级阀值，按亮区模型计算像素值，如下式所示：
式中，Nk为像素灰度值；n为像素总数目；L为图像灰度级数；nj为第j个灰度级的像素点数目。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提出的技术方案解决直方图均衡化对低照度图像进行对比度增强时噪声被过度放大的问题，扩大原图像灰度值的动态范围，增强图像的对比度，降低变换后图像的噪声。
附图说明
图1为本发明的方法步骤图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
本发明提供一种直方图均衡化图像的降噪方法及系统，解决直方图均衡化对低照度图像进行对比度增强时噪声被过度放大的问题，从而扩大原图像灰度值的动态范围，增强图像的对比度，降低变换后图像的噪声。
直方图均衡化方法是将原始图像的不均衡的直方图变换成均匀分布的形式，即将输入图像转换为在每一灰度级上都有相同像素点数。变换后，原始图像中的噪声会被放大。由于原图像整体灰度值集中在低值区域，为了抑制变换后的图像噪声被放大，本方法采用局部直方图均衡化。首先，设置阈值Nc，经累积分布函数变换后的灰度值小于阈值的，直接采用直方图均衡化方法得到新的灰度值，因为该像素点的灰度值没有因为均衡化而被过度放大，同理噪声也不会被过度放大。若变换后灰度值大于阈值，则判断原图像中该灰度值是否大于阈值θ。由于在低照度图像中造成变换后图像噪声放大的噪点主要集中于灰度值小于阈值θ的暗区域内。因此，对这些灰度值更低的像素点作改进直方图均衡化处理，而对灰度值大于阈值θ的像素点，则通过限定极值的方式，降低增强后图像的噪声。
一种直方图均衡化图像的降噪方法，如图1所述，包括：
获取像素总数目和灰度级对应的像素点数目；
用直方图均衡化处理技术处理所述像素总数目和灰度级对应的像素点数目计算像素灰度值；
设置图像的灰度值阈值和灰度级阀值；
当所述像素灰度值小于所述灰度值阈值时，采用所述直方图均衡化处理计算像素灰度值；
否则，根据所述灰度值在原图像中的灰度级是否大于灰度级阈值确定像素灰度值；
根据所述像素灰度值输出增强降噪后的图像。
具体的，
1、根据累积分布函数求出每个像素点变换后对应的像素值。即：
其中，n为像素总数目，L为图像灰度级数，nj为第j个灰度级的像素点数目。
2、判断变换后的像素灰度值是否大于设定的阈值Nc，若不大于Nc，则该像素的灰度值即为Nk。否则，判断该灰度级k是否大于设定的阈值θ，若：
(1)K<θ则该像素点属于暗区域，那么，
其中，nθ为灰度级小于θ的像素总数。
(2)K>＝θ,则该像素点属于亮区域，那么，
3、根据上述公式求出各个像素点变换后的灰度值，得到直方图均衡化后的图像，既可以增加图像的对比度，又可以有效去除原方法中噪声带来的不良影响。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种直方图均衡化图像的降噪系统，这些设备解决问题的原理与一种直方图均衡化图像的降噪方法相似，该直方图均衡化图像的降噪系统，主要包括包括：采集模块，计算模块，设置模块、判断确定模块和输出模块。下面对上述五个模块的功能进行进一步说明：
采集模块，用于获取像素总数目和灰度级对应的像素点数目；
计算模块，用于通过直方图均衡化处理所述像素总数目和灰度级对应的像素点数目计算像素灰度值；
设置模块，用于设置图像的灰度值阈值和灰度级阀值；
判断确定模块，用于判断像素灰度值和灰度级与设定的阈值间的大小，并确定像素灰度值；
输出模块，用于根据各像素灰度值输出增强降噪后的图像。
所述判断确定模块包括判断确定子模块1和判断确定子模块2；
判断确定子模块1，用于判断所述像素灰度值与设定的所述灰度值阈值大小并确定所述像素灰度值；
判断确定子模块2，用于当所述像素灰度值大于所述灰度值阈值时判断灰度级与设定的灰度级阈值大小并确定所述像素灰度值。
所述计算模块按累积分布函数模型计算像素灰度值如下式所示:
式中，Nk为像素灰度值；n为像素总数目；L为图像灰度级数；nj为第j个灰度级的像素点数目。
所述判断确定子模块2，包括：采用暗区域模型和明区域模型计算像素灰度值；
当所述灰度值在原图像中的灰度级小于灰度级阀值，按暗区模型计算像素值，如下式所示：
式中，Nk为像素灰度值；nj为第j个灰度级的像素点数目；nθ为灰度级小于θ的像素总数；
当所述灰度值在原图像中的灰度级大于或等于灰度级阀值，按亮区模型计算像素值，如下式所示：
式中，Nk为像素灰度值；n为像素总数目；L为图像灰度级数；nj为第j个灰度级的像素点数目。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种直方图均衡化图像的降噪方法，其特征在于，包括：
获取像素总数目和灰度级对应的像素点数目；
用直方图均衡化处理技术处理所述像素总数目和灰度级对应的像素点数目计算像素灰度值；
设置图像的灰度值阈值和灰度级阀值；
当所述像素灰度值小于所述灰度值阈值时，采用所述直方图均衡化处理计算像素灰度值；
否则，根据所述灰度值在原图像中的灰度级是否大于灰度级阈值确定像素灰度值；
根据所述像素灰度值输出增强降噪后的图像。
2.如权利要求1所述的直方图均衡化图像的降噪方法，其特征在于，所述像素灰度值Nk按下式计算：
式中，n表示像素总数目；L表示图像灰度级数；nj表示第j个灰度级的像素点数目。
3.如权利要求1所述的直方图均衡化图像的降噪方法，其特征在于，根据所述灰度值在原图像中的灰度级是否大于灰度级阈值确定像素灰度值,包括:
当所述灰度值在原图像中的灰度级大于或等于灰度级阀值时，按明区域模型计算像素值；
当所述灰度值在原图像中的灰度级小于灰度级阀值时，按暗区域模型计算像素值。
4.如权利要求3所述的直方图均衡化图像的降噪方法，其特征在于，当所述灰度值在原图像中的灰度级小于灰度级阀值时，按暗区域模型计算像素灰度值Nk，按下式计算：
式中，nj为第j个灰度级的像素点数目；nθ为灰度级小于θ的像素总数。
5.如权利要求3所述的直方图均衡化图像的降噪方法，其特征在于，当所述灰度值在原图像中的灰度级大于或等于灰度级阀值时，按明区域模型计算像素灰度值Nk，按下式计算：
式中，n为像素总数目；L为图像灰度级数；nj为第j个灰度级的像素点数目。
6.如权利要求1所述的直方图均衡化图像的降噪方法，其特征在于，根据所述像素灰度值输出增强降噪后的图像，包括：
通过计算得到各个像素变化后的像素灰度值，由各个像素变化后的像素灰度值得到直方图均衡化后的增强降噪后的图像。
7.一种直方图均衡化图像的降噪系统，其特征在于，包括：采集模块，计算模块，设置模块、判断确定模块、输出模块和建模模块。
采集模块，用于获取像素总数目和灰度级对应的像素点数目；
计算模块，用于通过直方图均衡化处理所述像素总数目和灰度级对应的像素点数目计算像素灰度值；
设置模块，用于设置图像的灰度值阈值和灰度级阀值；
判断确定模块，用于判断像素灰度值和灰度级与设定的阈值间的大小，并确定像素灰度值；
输出模块，用于根据各像素灰度值输出增强降噪后的图像。
8.如权利要7所述的直方图均衡化图像的降噪系统，其特征在于，所述判断确定模块包括判断确定子模块1和判断确定子模块2；
判断确定子模块1，用于判断所述像素灰度值与设定的所述灰度值阈值大小并确定所述像素灰度值；
判断确定子模块2，用于当所述像素灰度值大于所述灰度值阈值时判断灰度级与设定的灰度级阈值大小并确定所述像素灰度值。
9.如权利要7所述的直方图均衡化图像的降噪系统，其特征在于，所述计算模块按累积分布函数模型计算像素灰度值如下式所示:
式中，Nk为像素灰度值；n为像素总数目；L为图像灰度级数；nj为第j个灰度级的像素点数目。
10.如权利要8所述的直方图均衡化图像的降噪系统，其特征在于，所述判断确定子模块2，包括：采用暗区域模型和明区域模型计算像素灰度值；
当所述灰度值在原图像中的灰度级小于灰度级阀值，按暗区模型计算像素值，如下式所示：
式中，Nk为像素灰度值；nj为第j个灰度级的像素点数目；nθ为灰度级小于θ的像素总数；
当所述灰度值在原图像中的灰度级大于或等于灰度级阀值，按亮区模型计算像素值，如下式所示：
式中，Nk为像素灰度值；n为像素总数目；L为图像灰度级数；nj为第j个灰度级的像素点数目。
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