改进的直方图均衡化算法

兵工自动化

圈络值嗣技ｍ

Ｎｅｔｗｏｒｋ

Ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ２００６，Ｖｂｌ．２５，Ｎｏ．７

２００６年第２５卷第７期

文章编号：１００６—１５７６（２００６）０７—００５８—０２

Ｉｎｆｏ咖ａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ

改进的直方图均衡化算法

徐同莹・，彭定明ｚ，王卫星，

（１．电子科技大学电子工程学院，四川成都６１００５４；２．中国兵器工业第五八研究所军品部，四川绵阳６２１０００）

摘要：基于常用的灰度变换法和直方图均衡化法等图像增强算法，提出了一种对比度增强算法。该算法首先对直方图进行平滑处理，再进行直方图均衡化，然后在整个显示范围内对图像灰度级进行等间距排列，最后对图像进行中值滤波去除噪声。实验表明该技术能够使图像的细节和清晰度得到明显的增强。

关键词：对比度增强；直方图均衡化；中值滤波

中图分类号：ＴＰ３９１．４１

文献标识码：Ａ

ＩｍｐｒｏｖｅｄＨｉｓｔｏｇｒａｍＥｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ

ＸＵＴｏｎｇ—ｙｉｎ９１，ＰＥＮＧ

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（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ１陀ｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｄｅｐｔ．ｏｆＡｒｍａｍｅｎｔＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｎ０．５８ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａ０ｒｄｎａｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０００，Ｃｈｉｎａ）ｉｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｕｃｈａｓｇｒａｙｌｅＶｅｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：

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Ｏ

引言

图像预处理中，通常采用直方图均衡化…和直

Ｅｊ

２

ａＥｊ＋（１—０【）Ｅｊ．１（２）

１．２直方图灰度间距均衡处理

利用直方图均衡处理极大地改善原始图像的对比度，但并非是理想的图像效果，其原因是直方

方图规定化、线性和非线性灰度变换法【２１提高图像

的对比度，但效果均不理想。故提出一种对比度增强算法。该算法首先对直方图进行平滑处理以消除

图均衡化法处理的图像输出的实际灰度变化范围小于等于图像的最大灰度变化范围，图像的层次感不

强，且输出图像对比度往往偏高，出现过增强，为

直方图中因噪声而引入的随机干扰点，然后进行直

方图均衡化，增大图像的对比度，接着在整个显示

范围内对图像灰度级进行等间距排列，使输出图像的灰度动态范围达到最大灰度变化范围，最后对整幅图像中值滤波，滤除图像中被增强的噪声。

１

此在直方图均衡的基础上再进行灰度间距的均衡处理。具体算法如下：①对均衡处理后非零灰度级数目Ｎ进行统计，从而获得有效的实际度级数。并求出灰度的最大值Ｆｍ。。和最小值Ｆｍｉｎ；②对有效灰度级在灰度范围内作等间距排列，灰度间隔为：

ｎ－２５５／Ｎ

ｊ・０，１，…，ｋ

（３）

改进的直方图均衡化算法

１．１直方图指数平滑

对直方图进行指数平滑【３】，直方图分割前，在平滑的基础上进行峰点和谷点的自动检测，输出阈值，可实现对图像的准确分割。将其用在图像增强中，能取得满意的效果。该指数平滑递推公式为：

Ｅｊ。ａｎｊ＋（卜ａ）Ｅｊ．１

（１）

其中Ｆ。ｉ。映射为Ｏ灰度值，Ｆｍ。。映射为２５５（实验所用图片均为２５６色灰度图，灰度范围０～

２５５）。其他的灰度级按等间距原则映射。即输出图

像的最大灰度范围达到显示设备的最大动态范围。

综上可知，灰度间距的均衡就是把灰度等级在整个显示范围内等间距排列，从而获得灰度连续的

图像，增加图像的细节和清晰度。１．３中值滤波

其中：ｎｉ为平滑前．ｊ点灰度值的像素出现的频数，Ｅｊ为平滑后ｊ点灰度值像素出现的频数在迭代计算Ｅｊ时，确定初始值Ｅｏ时常用方法是令Ｅｏ＝ｎｏ。如果直方图干扰较强烈，数目也较多，进行一次平滑所得的数列还不够修匀，可进行二次平滑，即：

收稿日期：２００５—１２一０８；修回日期；２００６—０４—０７

中值滤波是一种非线性统计滤波器，对一定类

作者简介：徐同莹（１９８卜），男，山东人，２００４年毕业于西南石油大学，现电子科技大学在读硕士，从事图像处理、目标识别与跟踪研究。

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Ｎｅｔｗｏｒｋ

Ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ

２００６，Ｖｂｌ．２５，Ｎｏ．７

２００６年第２５卷第７期ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ

型的随机噪声，提供一种优秀的去噪能力，比小尺幅图像的同时也增强细节，并且有效地抑制了噪声。

图３为验证算法对低对比度图像的增强效果而专门制作。原图中背景色的灰度值为１８６，４个灰度层次从左到右的灰度值分别为１７４，１８０，２００，２１０。

寸的线性平滑滤波器的模糊程度明显要低，因此得

到广泛的应用。此算法使用３×３的中值滤波作为图像的后续处理，可消除由于直方图均衡化而增强的

噪声，提高图像的视觉效果。因此，４个灰度层次的灰度值与背景非常接近。比较图（ｂ）（直方图均衡化处理的图像）和图（ｃ）（文

中方法增强）可知，用此方法进行增强图像层次感明显好于（ｂ）的处理结果，取得令人满意的效果，

２实验结果及分析

说明此算法对于低对比度图像处理效果好，算法具

有较强的适应性。

（ａ）原图（ｂ）直方图均衡算法（ｃ）改进增强算法

（ａ）原图（ｂ）直方图均衡（ｃ）文中方法增强

图１飞机图像处理结果

３

图３低对比度图像处理结果

结语

新的对比度增强算法，在对图像进行均衡化之

前，先对直方图进行平滑处理，消除直方图上的噪声干扰点。通过对均衡化后的图像灰度级在图像的整个动态范围内等间隔排列，克服直方图均衡化法输出图像动态范围小和过增强的缺点。实验证明增

㈤胭图≯㈣操∽……翥蒿主了：釜嘉昙雾琵尝眚备嚣萎囊星霁？翼薯毳

图２猫图像处理结果

川Ｕ明亚，『『口且刈１氐刈比厂曼图１豕瑁蚀舣米灯，只伺牧广泛的适用范围。

算法在ｖＣ＋＋６．０下编程实现，算法处理的图片

如图１和图２，其中平滑系数０【＝ｏ．４。结果在目标

对比度和细节方面好于直方图均衡法。其中：（ａ）为原图及其直方图，（ｂ）是采用直方图均衡化法的处理结果，（ｃ）是文中方法的结果。图１中可看到（ｂ）的右侧天空被过增强，且噪声很大，（ｃ）在增强目标的同时较好的抑制了噪声，观察（ｃ）的直方图可看到灰度级在ｏ～２５５，即在图像的最大动态范围内

参考文献ｉ

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及图像的整体效果均好于（ｂ），可见算法在增强整

（上挺第５７页）【３】

Ｒｏｍａｎ

Ａ

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５９７—６００．

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改进的直方图均衡化算法

作者：作者单位：

徐同莹， 彭定明， 王卫星， XU Tong-ying， PENG Ding-ming， WANG Wei-xing徐同莹,王卫星,XU Tong-ying,WANG Wei-xing(电子科技大学,电子工程学院,四川,成都,610054) ， 彭定明,PENG Ding-ming(中国兵器工业第五八研究所,军品部,四川,绵阳,621000)

兵工自动化

ORDNANCE INDUSTRY AUTOMATION2006,25(7)6次

刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

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