CN111861947B - 提高直方图技术增强图像的信息熵的方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高直方图技术增强图像的信息熵的方法、装置，方法包括：获取增强图像各灰度级出现的频次，并将频次不为0灰度级存储在第一数组ideq，频次存储在第二数组heq；计算ideq中相邻灰度级的差值jg(j)并存储在第三数组jg中；从jg中依次取jg(j)，在jg(j)不为1时计算灰度插值temp和对应出现的频次htemp；根据temp和htemp进行插值；jg(j)取完更新ideq、heq；计算更新后的ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)并存储在jg1中；如果jg1＝jg则输出图像矩阵。由此通过对直方图技术增强的图像进行灰度插值，使图像既有高对比度又有高信息熵和信噪比，清晰呈现图像细节。

Description

提高直方图技术增强图像的信息熵的方法、装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种提高直方图技术增强图像的信息熵的方法、提高直方图技术增强图像的信息熵的装置、一种非临时性计算机可读存储介质和一种计算机设备。

背景技术

以直方图为基础的图像增强技术是图像预处理的一种常用方法，主要用于改善图像的视觉效果，提高图像对比度、便于后续图像理解与分析。

然而，以直方图为基础的图像增强方法一般都具有高对比度(例如经典的直方图均衡方法及改进方法等)，但容易存在灰度级丢失(灰度层次差)、细节信息丢失造成增强的图像信息熵指标低的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种提高直方图技术增强图像的信息熵的方法，该方法通过对以直方图技术增强的图像进行灰度插值，增加图像灰度层次，最大程度的平衡了对比度与信息熵之间的矛盾，使得图像在有高对比度的同时，又有较高的信息熵和信噪比，进而可以清晰呈现图像细节。

本发明还提出一种提高直方图技术增强图像的信息熵的装置。

本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质。

本发明还提出一种计算机设备。

本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面实施例提出了一种提高直方图技术增强图像的信息熵的方法，包括以下步骤：获取所述增强图像的每个灰度级出现的频次，并将所述频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq；计算所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将所述差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与所述第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，其中，所述jg(j)＝ideq(j+1)-ideq(j)，j为大于等于1的整数，所述第四数组jg1为零数组；从所述第三数组jg中依次取所述差值jg(j)，并在所述差值jg(j)不为1时根据所述差值jg(j)计算灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp；根据所述灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理；判断所述第三数组jg中所述差值jg(j)是否取完，如果是，则更新所述第一数组ideq、所述第二数组heq；计算更新后的所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将所述差值jg1(j)存储在所述第四数组jg1中；如果存在jg1＝jg，则输出图像矩阵。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述灰度插值temp：其中，temp为所述灰度插值，jg(j)为所述第一数组ideq中序号为(j+1)的灰度级与序号为j的灰度级的差值；ideq(j)为第一数组ideq中的序号为j的灰度级。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述灰度插值temp对应出现的频次htemp：htemp＝n₁+n₂；其中，htemp为所述灰度插值temp对应出现的频次，round为取整函数，d为频次控制参数，heq(j)为所述第二数组heq中序号为j的灰度级出现的频次；heq(j+1)为所述第二数组heq中序号为j+1的灰度级出现的频次。

根据本发明的一个实施例，所述频次控制参数d≥4。

根据本发明的一个实施例，所述频次控制参数d＝8。

根据本发明的一个实施例，根据所述灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理，包括：分别获取所述第一数组ideq中的序号为j的灰度级ideq(j)和序号为(j+1)的灰度级ideq(j+1)在所述输出图像矩阵的第一位置数组idwz1和第二位置数组idwz2。在所述第一位置数组idwz1中随机选出n₁个数值位置，并在此位置赋值所述灰度插值temp；在所述第二位置数组idwz2中随机选出n₂个数值位置，并在此位置赋值所述灰度插值temp。

根据本发明的一个实施例，如果jg1≠jg，则返回步骤：计算所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将所述差值jg(j)存储在第三数组jg中，设置与所述第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1。

本发明的第二方面实施例还提出一种提高直方图技术增强图像的信息熵的装置，包括：第一存储模块，所述第一存储模块用于获取所述增强图像的各灰度级出现的频次，并将所述频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq；第二存储模块，所述第二存储模块用于计算所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将所述差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与所述第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，其中，所述jg(j)＝ideq(j+1)-ideq(j)，j为大于等于1的整数，所述第四数组jg1为零数组；计算模块，所述计算模块用于从所述第三数组jg中依次取所述差值jg(j)，并在所述差值jg(j)不为1时根据所述差值jg(j)计算灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp；插值处理模块，所述插值处理模块用于根据所述灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理；更新模块，所述更新模块用于在所述第三数组jg中所述差值jg(j)取完后更新所述第一数组ideq、所述第二数组heq；第三存储模块，所述第三存储模块用于计算更新后的所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将所述差值jg1(j)存储在所述第四数组jg1中；输出模块，所述输出模块用于在jg1＝jg，则输出图像矩阵。

根据本发明的一个实施例，所述计算模块根据以下公式计算所述灰度插值temp：其中，temp为所述灰度插值，jg(j)为所述第一数组ideq中序号为(j+1)的灰度级与序号为j的灰度级的差值；ideq(j)为第一数组ideq中的序号为j的灰度级。

根据本发明的一个实施例，所述计算模块根据以下公式计算所述灰度插值temp对应出现的频次htemp：htemp＝n₁+n₂； 其中，htemp为所述灰度插值temp对应出现的频次，round为取整函数，d为频次控制参数，heq(j)为所述第二数组heq中序号为j的灰度级出现的频次；heq(j+1)为所述第二数组heq中序号为j+1的灰度级出现的频次。

根据本发明的一个实施例，所述频次控制参数d≥4。

根据本发明的一个实施例，所述频次控制参数d＝8。

根据本发明的一个实施例，所述插值处理模块具体用于：分别获取所述第一数组ideq中的序号为j的灰度级ideq(j)和序号为(j+1)的灰度级ideq(j+1)在所述输出图像矩阵的第一位置数组idwz1和第二位置数组idwz2。在所述第一位置数组idwz1中随机选出n₁个数值位置，并在此位置赋值所述灰度插值temp；在所述第二位置数组idwz2中随机选出n₂个数值位置，并在此位置赋值所述灰度插值temp。

本发明第三方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例所述的提高直方图技术增强图像的信息熵方法。

本发明第四方面实施例提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现本发明第一方面实施例所述的提高直方图技术增强图像的信息熵方法。

本发明的有益效果：

本发明通过对以直方图技术增强的图像进行灰度插值，增加图像灰度层次，最大程度的平衡了对比度与信息熵之间的矛盾，使得图像在有高对比度的同时，又有较高的信息熵和信噪比，进而可以清晰呈现图像细节。

附图说明

图1是根据一具体示例的图像的部分灰度图；

图2是根据一具体示例的图像的直方图；

图3是根据本发明一个实施例的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法的流程图；

图4a是根据一具体示例的原始图像；

图4b是图4a采用GHE算法处理后的图像；

图4c是图4a采用本发明的提高直方图技术增强图像的信息熵方法处理后的图像；

图5是根据本发明一个实施例的提高直方图技术增强图像的信息熵的装置的方框示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明是发明人基于对以下问题的研究和认知做出的：

在计算机中一幅图像是由一系列数字组成，即8位灰度图，每个像素点值变化【0，255】，图1示出了图像的部分灰度图。所谓直方图，就是对每个灰度级进行统计，譬如图1中的102这个灰度级，总共出现20次，103这个灰度出现25次等，把所有图像的灰度都统计一遍，就形成如图2所示的直方图，图2中横轴代表灰度级，纵轴代表次数。而灰度级数量指的是这个图像出现的不同灰度级的数量，如图1部分的灰度级就只有102、103、104、105，共4个灰度级。

一般8位的灰度图像有2⁸(256)个灰度级，灰度级从0到255之间变化；如果原输入图像有200个灰度级，在直方图增强后，对比度拉伸了，但灰度级可能会只有150个了，图像的信息熵指标下降了。为了既有高对比度，又有高的信息熵，所有提出了一种提高直方图技术增强图像的信息熵的方法、装置。

图3是根据本发明一个实施例的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：

S1，获取增强图像imgEhance的每个灰度级出现的频次h(i)，并将频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq。

每个灰度级i出现的频次h(i)，其实就是从0-255依次统计频次，没有的出现的就是0；最后就出现了h(i)，用表1表示如下：

表1

灰度值i	0	1	2	3	5	………	150	156	……
										频次h(i)	20	0	25	0	125	………	1345	0

将h(i)>0的灰度级存储在第一数组ideq，就是把频次是0的去除，剩下的灰度值放到第一数组ideq，用表2表示如下：

表2

灰度值

0

2

5

………

150

……

每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq，用表3表示如下：

表3

频次

120

25

125

………

345

……

S2，计算第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，其中，jg(j)＝ideq(j+1)-ideq(j)，j为大于等于1的整数，第四数组jg1为零数组。

S3，从第三数组jg中依次取差值jg(j)，并在差值jg(j)不为1时根据差值jg(j)计算灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp。

进一步而言，根据以下公式(1)计算灰度插值temp：

其中，temp为灰度插值，jg(j)为第一数组ideq中序号为(j+1)的灰度级与序号为j的灰度级的差值；ideq(j)为第一数组ideq中的序号为j的灰度级。

根据以下公式(2.1)-(2.3)计算灰度插值temp对应出现的频次htemp：

htemp＝n₁+n₂(2.1)；

其中，htemp为灰度插值temp对应出现的频次，round为取整函数，d为频次控制参数，heq(j)为第二数组heq中序号为j的灰度级出现的频次；heq(j+1)为第二数组heq中序号为j+1的灰度级出现的频次。

需要说明书的是，在本发明的一个实施例中，频次控制参数d≥4，以避免图像发生失真。优选的，频次控制参数d＝8，图像的细节呈现更为清晰。

可以理解的是，第一数组ideq中的灰度级是按从小到大的顺序存储的，第二数组heq为第一数组ideq中的灰度级对应出现的频次，因此第一数组ideq和第二数组heq中的数据按顺序排列，序号为(j+1)或j的灰度级即为第(j+1)或j个灰度级。

S4，根据灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理。

S5，判断第三数组jg中所述差值jg(j)是否取完。如果是，则执行步骤S6；如果否，则返回步骤S3。

S6，更新第一数组ideq、第二数组heq。

S7，计算更新后的第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将差值jg1(j)存储在第四数组jg1中。

S8，判断是否存在jg1＝jg。如果是，则执行步骤S9；如果否，则返回步骤S2。

S9，输出图像矩阵imgout。

具体地，首先获取增强图像imgEhance的每个灰度级出现的频次h(i)，并将频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq，同时设置输出图像矩阵imgout＝imgEhance。然后计算第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，即jg(j)＝ideq(j+1)-ideq(j)，将此数值存储在第三数组jg，同时设置数组jg1与jg数组长度相同的零数组。再根据jg(j)判断是否需要做插值，ideq相邻数之间插值，必须要有空隙，即ideq(j+1)-ideq(j)>1。例如，2和5这两个灰度值之间有差值3的空隙，可以插3或4这两个值；102和103这两个灰度值差值为1，没有空隙，不能做插值处理。

因此，如果jg(j)为1，则不可以插值，如果jg(j)不为1，则可以做插值。具体灰度插值temp的大小根据公式(1)获取，灰度插值temp对应出现的频次htemp根据公式2.1-2.3获取即可。计算出灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp后，根据temp和htemp做插值处理即可。

然后判断第三数组jg中差值jg(j)是否取完，即判断是否完成所有的插值处理，如果是，则重新统计各灰度级i出现的频次h(i)，并将h(i)>0的灰度级存储在第一数组ideq，对应灰度级出现的频次存储在第二数组heq，以更新第一数组ideq、第二数组heq。再次计算更新后的第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将差值jg1(j)存储在第四数组jg1中。最后，检测是否还能做插值，检测的标准就是比较数组jg与jg1是否相等，如果jg1＝jg，则不能做插值了，输出最终图像imgout。如果jg1≠jg，则返回步骤S2，继续做插值处理。该方法通过对以直方图技术增强的图像进行灰度插值，增加图像灰度层次，最大程度的平衡了对比度与信息熵之间的矛盾，并且，经相应实验发现，采用本发明提出的方法，增强图像的PSNR(Peak Signal to Noise Ratio，峰值信噪比)也相应提高了，使得图像在有高对比度的同时，又有较高的信息熵和信噪比，进而可以清晰呈现图像细节。

根据本发明的一个实施例，根据灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理，可以包括：分别获取第一数组ideq中的序号为j的灰度级ideq(j)和序号为(j+1)的灰度级ideq(j+1)在输出图像矩阵imgou的第一位置数组idwz1和第二位置数组idwz2；在第一位置数组idwz1中随机选出n₁个数值位置，并在此位置赋值灰度插值temp；同理，在第二位置数组idwz2中随机选出n₂个数值位置，并在此位置赋值所述灰度插值temp。

具体地，分别找出ideq(j)和ideq(j+1)灰度在输出图像矩阵imgout的位置数组idwz1和idwz2。在idwz1数组中随机选出n₁个数值位置，并在此位置赋值temp；同理，在idwz2数组中随机选出n₂个数值位置，并在此位置赋值temp。重复上述步骤，因为n₁、n₂肯定比相邻位置的数量都要小，所以只要随机赋值temp，达到n₁+n₂个为止，此次插值计算完毕。

为更好的说明本发明的积极效果，将GHE(Global histogram equalization，全局直方图均衡)、BBHE(Brightness preserving bi-histogram equalization，亮度保持的双边直方图)、BHEPL(Bi-histogram Equalization with a Plateau Limit，平台受限的双边直方图均衡)、BHEMHE(Bi-histogram Equalization using Modified Histogram Bins，修改直方图的双边均衡)、MMBEBHE(Minimum mean brightness error bi-HE，最小平均亮度误差双边直方图均衡)等算法处理的增强图像经本发明处理前后指标对比，数据为处理20幅图像的平均值，指标数据表如表4。

表4显示经本发明处理后的图像前后数据对比，发现本发明处理的图像信息熵得到明显提高，同时数据还显示图像信噪比也得到了提升，图像对比度前后变化不大，这说明本发明可以在保持对比度不变的情况下，提高图像的信息熵和信噪比，丰富图像细节。

图4a-4c是采用本发明的提高直方图技术增强图像的信息熵方法进行处理后的图像与采用GHE算法处理后的图像的对比图。其中，图4a为是根据一具体示例的原始图像，图4b为图4a采用GHE算法处理后的图像；图4c是图4a采用本发明的提高直方图技术增强图像的信息熵方法处理后的图像。根据图4a-4c可以明显看出，本发明可以更清晰呈现图像细节。

根据本发明实施例的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法，先获取增强图像的每个灰度级出现的频次，并将频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq，然后，计算第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，再从第三数组jg中依次取差值jg(j)，并在差值jg(j)不为1时根据差值jg(j)计算灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp，并根据灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理，然后，判断第三数组jg中差值jg(j)是否取完，如果是，则更新第一数组ideq、第二数组heq，再计算更新后的第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将差值jg1(j)存储在第四数组jg1中，如果存在jg1＝jg，则输出图像矩阵。由此，该方法通过对以直方图技术增强的图像进行灰度插值，增加图像灰度层次，最大程度的平衡了对比度与信息熵之间的矛盾，使得图像在有高对比度的同时，又有较高的信息熵和信噪比，进而可以清晰呈现图像细节。

与上述的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法相对应，本发明还提出一种提高直方图技术增强图像的信息熵的装置。由于本发明的装置实施例与上述的方法实施例相对应，对于装置实施例中未披露的细节可参照上述的方法实施例，本发明中不再进行赘述。

图5是根据本发明一个实施例的提高直方图技术增强图像的信息熵的装置的方框示意图。如图5所示，该装置包括：第一存储模块1、第二存储模块2、计算模块3、插值处理模块4、更新模块5、第三存储模块6和输出模块7。

其中，第一存储模块1用于获取增强图像的各灰度级出现的频次，并将频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq；第二存储模块2用于计算第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，其中，jg(j)＝ideq(j+1)-ideq(j)，j为大于等于1的整数，第四数组jg1为零数组。

计算模块3用于从第三数组jg中依次取差值jg(j)，并在差值jg(j)不为1时根据差值jg(j)计算灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp。插值处理模块4用于根据灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理；更新模块5用于在第三数组jg中差值jg(j)取完后更新第一数组ideq、第二数组heq。第三存储模块6用于计算更新后的第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将差值jg1(j)存储在第四数组jg1中；输出模块7用于在jg1＝jg时输出图像矩阵。

根据本发明的一个实施例，计算模块根据以下公式计算灰度插值temp：其中，temp为灰度插值，jg(j)为第一数组ideq中序号为(j+1)的灰度级与序号为j的灰度级的差值；ideq(j)为第一数组ideq中的序号为j的灰度级。

根据本发明的一个实施例，计算模块根据以下公式计算灰度插值temp对应出现的频次htemp：htemp＝n₁+n₂；其中，htemp为灰度插值temp对应出现的频次，round为取整函数，d为频次控制参数，heq(j)为第二数组heq中序号为j的灰度级出现的频次；heq(j+1)为第二数组heq中序号为j+1的灰度级出现的频次。

根据本发明的一个实施例，频次控制参数d≥4。

根据本发明的一个实施例，频次控制参数d＝8。

根据本发明的一个实施例，插值处理模块具体用于：分别获取第一数组ideq中的序号为j的灰度级ideq(j)和序号为(j+1)的灰度级ideq(j+1)在输出图像矩阵的第一位置数组idwz1和第二位置数组idwz2。在第一位置数组idwz1中随机选出n₁个数值位置，并在此位置赋值灰度插值temp；在第二位置数组idwz2中随机选出n₂个数值位置，并在此位置赋值灰度插值temp。

综上所述，根据本发明实施例的提高直方图技术增强图像的信息熵的装置，通过第一存储模块获取增强图像的各灰度级出现的频次，并将频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq，第二存储模块计算第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，计算模块从第三数组jg中依次取差值jg(j)，并在差值jg(j)不为1时根据差值jg(j)计算灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp，插值处理模块根据灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理，更新模块在第三数组jg中差值jg(j)取完后更新第一数组ideq、第二数组heq，第三存储模块计算更新后的第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将差值jg1(j)存储在第四数组jg1中，输出模块在jg1＝jg时输出图像矩阵。由此，该装置通过对以直方图技术增强的图像进行灰度插值，增加图像灰度层次，最大程度的平衡了对比度与信息熵之间的矛盾，使得图像在有高对比度的同时，又有较高的信息熵和信噪比，进而可以清晰呈现图像细节。

此外，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明上述的提高直方图技术增强图像的信息熵方法。

根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，存储在其上的程序被处理器执行时，先获取增强图像的每个灰度级出现的频次，并将频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq，然后，计算第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，再从第三数组jg中依次取差值jg(j)，并在差值jg(j)不为1时根据差值jg(j)计算灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp，并根据灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理，然后，判断第三数组jg中差值jg(j)是否取完，如果是，则更新第一数组ideq、第二数组heq，再计算更新后的第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将差值jg1(j)存储在第四数组jg1中，如果存在jg1＝jg，则输出图像矩阵，从而可以增加图像灰度层次，最大程度的平衡了对比度与信息熵之间的矛盾，使得图像在有高对比度的同时，又有较高的信息熵和信噪比，进而可以清晰呈现图像细节。

此外，本发明还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现本发明上述实施例所述的提高直方图技术增强图像的信息熵方法。

根据本发明实施例的计算机设备，处理器执行存储在存储器上的计算机程序时，先获取增强图像的每个灰度级出现的频次，并将频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq，然后，计算第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，再从第三数组jg中依次取差值jg(j)，并在差值jg(j)不为1时根据差值jg(j)计算灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp，并根据灰度插值temp和灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理，然后，判断第三数组jg中差值jg(j)是否取完，如果是，则更新第一数组ideq、第二数组heq，再计算更新后的第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将差值jg1(j)存储在第四数组jg1中，如果存在jg1＝jg，则输出图像矩阵，从而可以增加图像灰度层次，最大程度的平衡了对比度与信息熵之间的矛盾，使得图像在有高对比度的同时，又有较高的信息熵和信噪比，进而可以清晰呈现图像细节。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种提高直方图技术增强图像的信息熵的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述增强图像的每个灰度级出现的频次，并将所述频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq；

计算所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将所述差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与所述第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，其中，所述jg(j)＝ideq(j+1)-ideq(j)，j为大于等于1的整数，所述第四数组jg1为零数组；

从所述第三数组jg中依次取所述差值jg(j)，并在所述差值jg(j)不为1时根据所述差值jg(j)计算灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp；

根据所述灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理；

判断所述第三数组jg中所述差值jg(j)是否取完，如果是，则更新所述第一数组ideq、所述第二数组heq；

计算更新后的所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将所述差值jg1(j)存储在所述第四数组jg1中；

如果存在jg1＝jg，则输出图像矩阵，

根据以下公式计算所述灰度插值temp：

其中，temp为所述灰度插值，jg(j)为所述第一数组ideq中序号为(j+1)的灰度级与序号为j的灰度级的差值；ideq(j)为第一数组ideq中的序号为j的灰度级，

根据以下公式计算所述灰度插值temp对应出现的频次htemp：

htemp＝n₁+n₂；

其中，htemp为所述灰度插值temp对应出现的频次，round为取整函数，d为频次控制参数，heq(j)为所述第二数组heq中序号为j的灰度级出现的频次；heq(j+1)为所述第二数组heq中序号为j+1的灰度级出现的频次。

2.根据权利要求1所述的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法，其特征在于，所述频次控制参数d≥4。

3.根据权利要求2所述的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法，其特征在于，所述频次控制参数d＝8。

4.根据权利要求1所述的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法，其特征在于，根据所述灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理，包括：

分别获取所述第一数组ideq中的序号为j的灰度级ideq(j)和序号为(j+1)的灰度级ideq(j+1)在所述输出图像矩阵的第一位置数组idwz1和第二位置数组idwz2；

在所述第一位置数组idwz1中随机选出n₁个数值位置，并在此位置赋值所述灰度插值temp；

在所述第二位置数组idwz2中随机选出n₂个数值位置，并在此位置赋值所述灰度插值temp。

5.根据权利要求1所述的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法，其特征在于，如果jg1≠jg，则返回步骤：计算所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将所述差值jg(j)存储在第三数组jg中，设置与所述第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1。

6.一种提高直方图技术增强图像的信息熵的装置，其特征在于，包括：

第一存储模块，所述第一存储模块用于获取所述增强图像的各灰度级出现的频次，并将所述频次不为0的灰度级按从小到大顺序存储在第一数组ideq，每个灰度级出现的频次存储在第二数组heq；

第二存储模块，所述第二存储模块用于计算所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg(j)，将所述差值jg(j)存储在第三数组jg中，并且，设置与所述第三数组jg数组长度相同的第四数组jg1，其中，所述jg(j)＝ideq(j+1)-ideq(j)，j为大于等于1的整数，所述第四数组jg1为零数组；

计算模块，所述计算模块用于从所述第三数组jg中依次取所述差值jg(j)，并在所述差值jg(j)不为1时根据所述差值jg(j)计算灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp；

插值处理模块，所述插值处理模块用于根据所述灰度插值temp和所述灰度插值temp对应出现的频次htemp进行插值处理；

更新模块，所述更新模块用于在所述第三数组jg中所述差值jg(j)取完后更新所述第一数组ideq、所述第二数组heq；

第三存储模块，所述第三存储模块用于计算更新后的所述第一数组ideq中相邻灰度级的差值jg1(j)，将所述差值jg1(j)存储在所述第四数组jg1中；

输出模块，所述输出模块用于在jg1＝jg时输出图像矩阵，

计算模块根据以下公式计算所述灰度插值temp：

其中，temp为所述灰度插值，jg(j)为所述第一数组ideq中序号为(j+1)的灰度级与序号为j的灰度级的差值；ideq(j)为第一数组ideq中的序号为j的灰度级，

计算模块根据以下公式计算所述灰度插值temp对应出现的频次htemp：

htemp＝n₁+n₂；

其中，htemp为所述灰度插值temp对应出现的频次，round为取整函数，d为频次控制参数，heq(j)为所述第二数组heq中序号为j的灰度级出现的频次；heq(j+1)为所述第二数组heq中序号为j+1的灰度级出现的频次。

7.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-5中任一项所述的提高直方图技术增强图像的信息熵的方法。