CN1162799A - 利用平均值匹配直方图均衡的图像增强方法及其电路 - Google Patents

Abstract

一种对用预定数目灰度电平表示的图像信号用直方图均衡增强图像的方法，包括逐个图像单元地计算累积密度函数和平均电平；利用由累积密度函数和平均电平定义的变换函数把输入样值变换为新的灰度电平；该方法还可以包括通过增加平均电平来获得补偿平均电平的步骤，以便根据平均电平把输入样值变换为该补偿平均电平，因此，可以在图像的对比度得到增强的同时实现亮度补偿。

Description

利用平均值匹配直方图 均衡的图像增强 方法及其电路

本发明涉及利用平均值匹配直方图均衡(mean-matching histogramequalization)的图像增强方法及其电路。本发明尤其涉及既保持给定图像的平均亮度又增强了对比度的图像增强方法，以及适合于该方法的电路。

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。在文件：[1]J.S.Lim的“二维信号及图像处理”(Prentice Hall，Ehglewood Cliffs，New Jersey，1990)和[2]R.C.Gonzalez和P.Wints的“数字图像处理”(Addison-Wesley，Reading，Massa-Chusels，1977)中描述了这种方法。

还有，[3]J.Zimmerman、S.Pizer、E.Staab、E.Perry、W.McCartney和B.Brenton的“自适应直方图均衡对比度增强的有效性的估算“(IEEE Tr.onMedical Imaging，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”(Proc.of the SPIE，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近于中间灰度电平值。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效的。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，在这种方法中，通过在变换函数中应用给定图像的累积密度函数和控制该变换函数以便在直方图均衡期间把给定图像的平均灰度电平变换为其本身而能够既保持给定图像的平均亮度又增强了对比度。

本发明的另一目的是提供一种图像增强方法，这种方法通过根据平均亮度电平给输入图像的平均亮度电平增加亮度补偿值和控制变换函数以把输入图像的平均灰度电平变换为补偿平均电平而同时实现了亮度补偿和对比度增加。

本发明的还一目的是提供一种图像增强电路，在这种电路中，通过在变换函数中应用给定图像的累积密度函数和控制该变换函数以便在直方图均衡期间把给定图像的平均灰度电平变换为其本身而能够既保持给定图像的平均亮度又增强了对比度。

本发明的再一目的是提供一种图像增强电路，这种电路通过根据平均亮度电平给输入图像的平均亮度电平增加亮度补偿值和控制变换函数以把输入图像的平均灰度电平变换为补偿平均电平而同时实现了亮度补偿和对比度增加。

因此，为了实现上述目的中的一个目的，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，该方法包括以下步骤：(a)逐个图像单元地获取图像信号的累积密度函数；(b)逐个图像单元地计算图像信号的平均电平；以及(c)利用应用累积密度函数的变换函数把图像信号的每一样值变换为灰度电平来均衡图像信号，变换函数把平均电平变换为相同(same)电平。

为了实现上述目的的中的另一个目的，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，该方法包括以下步骤：(a)逐个图像单元地获取图像信号的累积密度函数；(b)逐个图像单元地计算图像信号的平均电平；(c)通过根据输入图像的平均电平给平均电平增加亮度补偿值来获取补偿平均电平；以及(d)利用应用累积密度函数的变换函数把图像信号的每一样值变换为灰度电平来均衡图像信号，变换函数把平均电平变换为补偿平均电平。

为了实现上述目的中的还一个目的，提供了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的图像增强电路，该电路包括：第一计算装置，逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；第二计算装置，逐个图像单元地计算图像信号的灰度电平分布、根据灰度电平分布逐个图像单元地计算累积密度函数、以及输出相应于图像信号的每一输入样值的累积密度函数值和平均电平的累积密度函数值；输出装置，根据相应于输入样值和平均电平的累积密度函数值把输入样值变换为灰度电平并输出被变换电平作为被均衡信号，平均电平被变换为相同(same)电平。

为了实现上述目的中的再一个目的，提供了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的图像增强电路，该电路包括：第一计算装置，逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；第二计算装置，逐个图像单元地计算图像信号的灰度电平分布、根据灰度电平分布逐个图像单元地计算累积密度函数、以及输出相应于图像信号的每一输入样值的累积密度函数值和平均电平的累积密度函数值；亮度补偿装置，给平均电平增加根据输入图像信号的平均电平利用预定补偿函数计算的亮度补偿值以便输出补偿平均电平；以及输出装置，根据相应于输入样值和平均电平的累积密度函数值把输入样值映射为灰度电平并输出被映射电平作为被均衡信号，平均电平被变换为补偿平均电平。

参考附图详细描述本发明的最佳实施例，将会使本发明的上述目的和优点更加清楚，附图中：

图1是本发明第一实施例的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的方框图；

图2是本发明第二实施例的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的方框图；

图3是本发明第三实施例的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的方框图；

图4A和4B是表示适用于本发明的亮度补偿函数的实例的图形；

图5A和5B分别是表示输入图像的平均电平和被图4A和4B所示亮度补偿函数补偿的平均电平之间的关系的实例的图形；

图6是本发明第四实施例的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的方框图。

现在描述本发明的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强方法。

{X}表示给定图像，X_m表示{X}的平均亮度电平(以后将简称为“平均电平”)。给定图像{X}由用{X₀，X₁，......，X_L-1}表示的L个离散灰度电平组成，X₀＝0表示黑电平而X_L-1＝1表示白电平。假定X_m∈{X₀，X₁，......，X_L-1}。

{X}的概率密度函数(PDF)定义如下。 $P\left(X_k\right)=\frac{n_k}{n},k=\mathrm{0,1}\·\·\·\·\·\·,L-1\·\·\·\left(1\right)$

n_k表示图像{X}中的灰度电平X_k出现的次数，n表示{X}中的样值总数。

累积密度函数(CDF)被定义为 $C\left(X_k\right)=\underset{j=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}P\left(X_j\right)\·\·\·\left(2\right)$

在CDF的基础上，对于给定输入样值X_k，典型的直方图均衡的输出Y_t如下：

Y_t＝X₀+(X_L-1-X₀)C(X_k)      ...(3)

  ＝C(X_k)在此假定X₀＝0(黑)和X_L-1＝1(白)。

直方图均衡期间出现的最大问题是根据用作变换函数的CDF，输出信号的平均亮度电平会随输入信号的平均亮度电平而发生显著的变化。

为了克服这种缺陷，在本发明的第一种方法中，建议了以下基于与CDF结合的输入图像的平均值的映射操作。

就是说，利用 $\frac{C\left(X_k\right)}{C\left(X_m\right)}{X}_m$ 把等于或小于平均电平X_m的样值变换为从X₀至X_m(X₀，X_m)的灰度电平，利用 $X_m+(X_{L-1}-X_m)\frac{C\left(X_k\right)-C\left(X_m\right)}{1-C\left(X_m\right)}$ 把大于平均电平的样值变换为从X_m至X_L-1(X_m，X_L-1)的灰度电平。注意公式(4)中X_m被变换为X_m。

因此，当根据累积密度函数对给定图像进行直方图均衡时，通过根据公式(4)修改变换函数把给定图像的平均电平变换为其自身就使给定图像的平均亮度因直方图均衡而不致发生变化。在本发明中，这种方法被称为平均值匹配直方图均衡。

在本发明的第二种方法中，建议了以下的变换操作，这种变换操作在给定输入图像信号的平均亮度过暗或过亮时同样能够补偿亮度电平。

其中

B_m＝X_m+Δ    ...(6)

在此，B_m是补偿平均电平，而Δ是亮度补偿值，利用与亮度电平一致的预定补偿函数预置亮度补偿值Δ。即补偿平均电平B_m是通过给平均电平X_m增加亮度补偿值Δ来得到的。此时同样假定B_m∈(X₀，X₁，......X_L-1)。

因此，均衡的输出Y_H在亮度补偿值大于0(Δ＞0)时变得更亮，而在亮度补偿值小于0(Δ＜0)时变得更暗。当Δ增大时，图像较低灰度电平部分的动态范围得到提高，而当Δ减小时，图像较高灰度电平部分的动态范围得到提高。根据给定图像信号的平均电平X_m恰当地补偿的补偿平均电平B_m、即图像的亮和暗随着平均值匹配直方图均衡而极大地提高了输入图像的质量。因此，根据公式(5)，等于或小于平均值X_m的输入样值被 $\frac{C\left(X_k\right)}{C\left(X_m\right)}{B}_m$ 变换为从X₀至B_m(X₀，B_m)的灰度电平，大于平均值X_m的输入样值被 $\frac{C\left(X_k\right)-C\left(X_m\right)}{1-C\left(X_m\right)}(X_{L-1}-B_m)$ 变换为从B_m至X_L-1(B_m，X_L-1)的灰度电平。注意，在公式(5)中，X_m被映射为B_m。

因此，当根据累积密度函数对给定图像进行直方图均衡时，通过根据公式(5)的改变变换函数而把给定图像的平均电平变换为补偿平均电平，就能够既补偿了给定图像的平均亮度，同时还增强了对比度。

现在参看图1-6描述利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的实施例。

图1是本发明第一实施例的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的方框图。

在图1中，帧直方图计算器102根据公式(1)逐个图像单元地计算表示输入图像{X}的灰度电平分布的概率密度函数P(X_k)。在此把帧作为图像单元。但是，也可把场作为图像单元。

累积密度函数(CDF)计算器104根据帧直方图计算器102计算的一帧的概率密度函数P(X_k)按照公式(2)计算累积密度函数C(X_k)。

帧平均值计算器106逐帧单元地计算一帧输入图像{X}的平均电平X_m，并根据同步信号(此处为帧步信号SYNC)逐帧单元地把平均电平X_m输出给CDF存储器110、第一和第二变换器112和114以及比较器116。

帧存储器108逐帧单元地存储输入图像{X}。由于CDF计算器104计算的累积密度函数C(X_k)是与当前输入图像{X}相比被延迟了一帧的图像的累积密度函数，所以输入图像{X}被帧存储器108延迟了一帧，使相应于累积密度函数C(X_k)的一帧的图像信号输入给第一和第二变换器112和114。

CDF存储器110逐帧单元地存储CDF计算器104计算的累积密度函数C(X_k)、根据同步信号SYNC更新所存储的值并输出相应于帧存储器108输出的样值X_k的累积密度函数值C(X_k)和相应于帧平均值计算器106输出的平均电平X_m的累积密度函数值C(X_m)。此时CDF存储器110被用作缓冲器。

第一变换器112接收来自CDF存储器110的累积密度函数值C(X_k)和C(X_m)、来自帧平均值计算器106的平均电平X_m和来自帧存储器108的被延迟一帧的输入样值X_k，并按照公式(4)的第一表达式把被延迟一帧的输入样值X_k变换为从X₀至X_m的灰度电平以输出增强的信号Y_H。

第二变换器114接收来自CDF存储器110的累积密度函数值C(X_k)和C(X_m)、来自帧平均值计算器106的平均电平X_m和来自帧存储器108的被延迟一帧的输入样值X_k，并按照公式(4)的第二表达式把被延迟一帧的输入样值X_k映射为从X_m至X_L-1的灰度电平以输出增强的信号Y_H。

比较器116比较帧存储器108输出的输入样值X_k和帧平均值计算器104输出的平均电平X_m，并根据比较结果输出选择控制信号。

选择器118根据选择控制信号选择第一变换器112输出的信号或第二变换器114输出的信号。具体来说，如果选择控制信号指出输入样值X_k小于或等于平均电平X_m，选择器118就选择第一变换器112输出的信号。同时，如果选择控制信号指出输入样值X_k大于平均电平X_m，选择器118就选择第二变换器114输出的信号。然后，选择器118输出选择的信号作为公式(4)的输出图象Y_H。

在本发明中，直方图计算器102和CDF计算器104可被合并为一个模块(block)，对于输入图像{X}逐个图像单元地计算灰度电平分布和根据该灰度电平分布计算CDF。

图2是本发明第二实施例的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的方框图。

在图2中，帧直方图计算器202根据公式(1)逐个图像单元地计算表示输入图像{X}的灰度电平分布的概率密度函数P(X_k)。

CDF计算器204根据帧直方图计算器202计算的一帧的概率密度函数P(X_k)按照公式(2)计算累积密度函数C(X_k)。

帧平均值计算器206逐帧地计算输入图像{X}的平均电平X_m，并根据帧同步信号SYNC把平均电平X_m输出给CDF存储器208、第一和第二帧变换器210和212以及比较器214。

CDF存储器208逐帧单元地存储CDF计算器204计算的累积密度函数值C(X_k)，k＝0，1......，L-1，根据帧同步信号SYNC更新所存储的值并输出相应于输入样值X_k的累积密度函数值C(X_k)和相应于帧平均值计算器206输出的平均电平X_m的累积密度函数值C(X_m)。

第一变换器210接收来自CDF存储器208的累积密度函数值C(X_k)和C(X_m)、来自帧平均值计算器206的平均电平X_m以及输入样值X_k，然后根据公式(4)的第一表达式把输入样值X_k变换为从X₀至X_m的灰度电平，以便由此输出增强的信号Y_H。

第二变换器212接收来自CDF存储器208的累积密度函数值C(X_k)和C(X_m)、来自帧平均值计算器206的平均电平X_m以及输入样值X_k，然后根据公式(4)的第二表达式把输入样值X_k映射为从X_m至X_L-1的灰度电平，以输出增强的信号Y_H。

比较器214比较输入样值X_k和帧平均值计算器206输出的平均电平X_m，输出选择控制信号。

选择器216根据选择控制信号选择第一变换器212输出的信号或第二变换器214输出的信号。具体来说，如果选择控制信号指出输入样值X_k小于或等于平均电平X_m，选择器216就选择第一变换器210输出的信号。同时，如果选择控制信号指出输入样值X_k大于平均电平X_m，选择器216就选择第二变换器212输出的信号。

在图2的这一实施例中，考虑到相邻帧之间存在高度相关这一特点，与图1的本发明的第一实施例相比，省略了帧存储器。于是，输入给第一和第二变换器210和212的样值X_k属于与CDF存储器208的输出信号有关的帧相邻的帧。这样一来就减少了硬件。

图3表示本发明的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的第三实施例。除亮度补偿器312以及第一和第二变换器314和316外，图3所示电路的元件与图1所示电路的元件相同。所以将集中描述亮度补偿器312以及第一和第二变换器314和316。

在图3中，亮度补偿器312接收帧平均值计算器306输出的平均电平X_m，如公式(6)所描述的那样增加相应于输入图像的平均亮度的亮度补偿值(Δ)，并输出补偿平均电平B_m。

利用例如如图4A和4B所示这样的预定补偿函数来确定亮度补偿值Δ。但是，图4A和4B所示的补偿函数只是例示性的，还可以使用其它不同形状的函数。

均衡输出的亮度被控制成为与图4A和4B所示补偿函数一致的亮度补偿值。具体来说，当输入图像的平均电平X_m非常低时，即对于相当暗的图像，由于给平均电平X_m增加了大于“0”的亮度补偿值Δ，所以均衡输出因本发明的平均值匹配直方图均衡方法而变亮。

同时，当输入图像的平均电平X_m非常高时，即对于相当亮的图像，由于给平均电平X_m增加了小于“0”的亮度补偿值Δ，所以均衡输出因本发明的平均值匹配直方图均衡方法而变暗。因此，根据平均电平X_m用合适的亮度补偿值Δ补偿的补偿平均电平B_m就极大地改善了输入图像的质量。

图5A和5B表示根据图4A和4B所示亮度补偿函数，被补偿亮度补偿值Δ补偿的补偿平均电平B_m和输入图像的平均电平X_m之间的关系。

第一变换器314接收来自CDF存储器310的累积密度函数值C(X_k)和C(X_m)、来自亮度补偿器312的补偿平均电平B_m和来自帧存储器308的输入样值X_k，根据公式(5)的第一表达式把输入样值(X_k)变换为从X₀至B_m的灰度电平以输出增强信号Y_H。

第二变换器316接收来自CDF存储器310的累积密度函数值C(X_k)和C(X_m)、来自亮度补偿器312的补偿平均电平B_m和来自帧存储器308的输入样值X_k，根据公式(5)的第二表达式把输入样值(X_k)变换为从B_m至X_L-1的灰度电平以输出增强信号Y_H。

图6表示本发明的利用平均值匹配直方图均衡的图像增强电路的第四实施例。除亮度补偿器410以及第一和第二变换器412和414外，图6所示电路的元件与图2所示电路的元件相同。因此，将集中描述亮度补偿器410以及第一和第二变换器412和414。

在图6中，亮度补偿器410接收帧平均值计算器406输出的平均电平X_m，如公式(6)所描述的那样增加相应于输入图像的平均亮度的亮度补偿值(Δ)，并输出补偿平均电平B_m。

第一变换器412接收来自CDF存储器408的累积密度函数值C(X_k)和C(X_m)、来自亮度补偿器410的补偿平均电平B_m以及输入样值X_k，根据公式(5)的第一表达式把输入样值X_k变换为从X₀至B_m的灰度电平以输出增强信号Y_H。

第二变换器414接收来自CDF存储器408的累积密度函数值C(X_k)和C(X_m)、来自亮度补偿器410的补偿平均电平B_m以及输入样值X_k，根据公式(5)的第二表达式把输入样值X_k变换为从B_m至X_L-1的灰度电平以输出增强信号Y_H。

与图2的图像增强电路的情况一样，考虑到相邻帧之间存在高度相关这一特点，通过省略帧存储器减少了硬件。

如上所述，在本发明中，当利用给定图像信号的累积密度函数作为变换函数进行直方图均衡时，对变换函数进行控制以允许给定图像的平均灰度电平可被变换为其本身，所以就能够既保持给定图像的平均亮度，又增强了对比度。

还有，当根据给定图像信号的累积密度函数进行直方图均衡时，本发明通过控制变换函数以允许给定图像的平均灰度电平被变换为被根据给定图像的亮度进行补偿的补偿平均电平，就能够同时实现亮度补偿和对比度增强。再则，通过增强过暗或过亮输入图像信号的对比度能够极大地改善图像质量。

Claims (18)

1.一种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)逐个图像单元地获取图像信号的累积密度函数；

(b)逐个图像单元地计算图像信号的平均电平；

(c)利用应用累积密度函数的变换函数把图像信号的各样值变换为灰度电平来均衡图像信号，变换函数把平均电平变换为相同电平。

2.根据权利要求1的增强图像的方法，其中，还包括以下步骤：

(d)将图像信号延迟一个图像单元；其中被延迟图像信号在所述步骤(c)中被均衡。

3.一种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信号的方法，其中所述方法包括以下步骤：

(a)逐个图像单元地获取图像信号的灰度电平分布，然后根据该灰度电平分布逐个图像单元地获取累积密度函数；

(b)逐个图像单元地计算图像信号的平均电平；

(c)根据累积密度函数获取相应于平均电平的累积密度函数值；以及

(d)根据相应于输入样值和平均电平的累积密度函数值把图像信号的各输入样值变换为灰度电平来均衡图像信号，其中平均电平被变换为相同电平。

4.根据权利要求3的增强图像的方法，其中，还包括以下步骤：

(e)将图像信号延迟一个图像单元；

其中被延迟图像信号在所述步骤(c)中被均衡。

5.一种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)逐个图像单元地获取图像信号的累积密度函数；

(b)逐个图像单元地计算图像信号的平均电平；

(c)根据输入图像的平均电平给平均电平增加亮度补偿值来获取补偿平均电平；以及

(d)利用应用累积密度函数的变换函数把图像信号的各样值变换为灰度电平来均衡图像信号，该变换函数把平均电平变换为补偿平均电平。

6.根据权利要求5的增强图像的方法，其中，还包括以下步骤：

(e)将图像信号延迟一个图像单元；

其中被延迟图像信号在所述步骤(d)中被均衡。

7.一种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)逐个图像单元地获取图像信号的灰度电平分布，然后根据该灰度电平分布逐个图像单元地获取累积密度函数；

(b)逐个图像单元地计算图像信号的平均电平；

(c)根据累积密度函数获取相应于平均电平的累积密度函数值；以及

(d)根据输入图像的平均电平给平均电平增加亮度补偿值来获取补偿平均电平；以及

(e)根据相应于输入样值和平均电平的累积密度函数值把图像信号的各输入样值变换为灰度电平来均衡该图像信号，其中平均电平被变换为补偿平均电平。

8.根据权利要求7的增强图像的方法，其中，还包括以下步骤：

(f)将图像信号延迟一个图像单元；

其中被延迟图像信号在所述步骤(e)中被均衡。

9.一种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的图像增强电路，所述电路包括：

第一计算装置，逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；

第二计算装置，逐个图像单元地计算图像信号的灰度电平分布，根据该灰度电平分布逐个图像单元地计算累积密度函数，以及输出相应于图像信号的各输入样值的累积密度函数值和平均电平的累积密度函数值；以及

输出装置，根据相应于输入样值和平均电平的累积密度函数值把输入样值变换为灰度电平，把被变换电平作为均衡信号进行输出，其中平均电平被变换为相同电平。

10.根据权利要求9的图像增强电路，其中，还包括一图像存储器，它把图像信号延迟一个图像单元，给所述输出装置提供图像样值，该图像样值属于根据其来计算累积密度函数的那一帧。

11.根据权利要求9的图像增强电路，其中，还包括一缓冲器，它存储由所述第二计算装置计算的累积密度函数，逐图像单元地进行更新并输出相应于输入样值和平均电平的累积密度函数值。

12.根据权利要求9的图像增强电路，其中，所述输出装置包括：

第一变换器，根据利用累积密度函数定义的第一变换函数把输入样值变换为第一范围的灰度电平；

第二变换器，根据利用累积密度函数定义的第二变换函数把输入样值变换为第一范围的灰度电平；

比较器，比较输入样值和平均电平，以产生选择控制信号；以及

选择器，根据选择控制信号选择所述第一变换器和所述第二变换器的输出信号中的一个，所述选择器在选择控制信号指出输入样值等于或小于平均电平时选择所述第一变换器的输出信号，而在选择控制信号指出输入样值大于平均电平时选择所述第二变换器的输出信号。

13.根据权利要求10的图像增强电路，其中，所述输出装置包括：

第一变换器，根据利用累积密度函数定义的第一变换函数把由图象存储器输出的图象样值变换为第一范围的灰度电平；

第二变换器，根据利用累积密度函数定义的第二变换函数把由图象存储器输出的图象样值变换为第一范围的灰度电平；

比较器，比较由图象存储器输出的图象样值和平均电平，产生选择控制信号；以及

选择器，根据选择控制信号选择所述第一变换器和所述第二变换器的输出信号中的一个，所述选择器在选择控制信号指出由图象存储器输出的图象样值等于或小于平均电平时选择所述第一变换器的输出信号，而在选择控制信号指出由图象存储器输出的图象样值大于平均电平时选择所述第二变换器的输出信号。

14.一种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的图像增强电路，所述电路包括：

第一计算装置，逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；

第二计算装置，逐个图像单元地计算该图像信号的灰度电平分布，根据该灰度电平分布逐个图像单元地计算累积密度函数，以及输出相应于图像信号的各输入样值的累积密度函数值和平均电平的累积密度函数值；

亮度补偿装置，给平均电平增加利用与输入图像信号的平均电平一致的预定补偿函数计算的亮度补偿值，以便输出补偿平均电平；以及

输出装置，根据相应于输入样值和平均电平的累积密度函数值把输入样值变换为灰度电平，把被变换电平作为均衡信号进行输出，其中平均电平被变换为补偿平均电平。

15.根据权利要求14的图像增强电路，其中，还包括一图像存储器，它把图像信号延迟一个图像单元，给所述输出装置提供图像样值，该图像样值属于根据其来计算累积密度函数的那一帧。

16.根据权利要求14的图像增强电路，其中，还包括一缓冲器，它存储由所述第二计算装置计算的累积密度函数，逐图象单元地进行更新并输出相应于输入样值和平均电平的累积密度函数值。

17.根据权利要求14的图像增强电路，其中，所述输出装置包括：

第一变换器，根据利用累积密度函数定义的第一变换函数把输入样值变换为第一范围的灰度电平；

第二变换器，根据利用累积密度函数定义的第二变换函数把输入样值变换为第一范围的灰度电平；

比较器，比较输入样值和平均电平，以产生选择控制信号；以及

选择器，根据选择控制信号选择所述第一变换器和所述第二变换器的输出信号中的一个，所述选择器在选择控制信号指出输入样值等于或小于平均电平时选择所述第一变换器的输出信号，而在选择控制信号指出输入样值大于平均电平时选择所述第二变换器的输出信号。

18.根据权利要求15的图像增强电路，其中所述输出装置包括：

第一变换器，根据利用累积密度函数定义的第一变换函数把由图象存储器输出的图象样值变换为第一范围的灰度电平；

第二变换器，根据利用累积密度函数定义的第二变换函数把由图象存储器输出的图象样值变换为第一范围的灰度电平；

比较器，比较由图象存储器输出的图象样值和平均电平，以产生选择控制信号；以及

选择器，根据选择控制信号选择所述第一变换器和所述第二变换器的输出信号中的一个，所述选择器在选择控制信号指出由图象存储器输出的图象样值等于或小于平均电平时选择所述第一变换器的输出信号，而在选择控制信号指出由图象存储器输出的图象样值大于平均电平时选择所述第二变换器的输出信号。

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