基于人眼視覺特性的圖像增強(qiáng)算法研究畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)基于人眼視覺特性的圖像增強(qiáng)算法研究28摘要：利用圖像增強(qiáng)技術(shù)，可以使圖像獲得更佳的視覺效果，提高人眼對(duì)信息的辨別能力，另一方面，圖像增強(qiáng)作為一種預(yù)處理技術(shù)，能使處理后的圖像比原圖像更適合于參數(shù)估計(jì)、圖像分割和目標(biāo)識(shí)別等后續(xù)圖像分析工作。因此，圖像增強(qiáng)技術(shù)的研究一直是圖像處理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。但傳統(tǒng)的基于直方圖的圖像增強(qiáng)方法存在以下幾個(gè)問題：1）傳統(tǒng)直方圖灰度級(jí)統(tǒng)計(jì)量與信息量存在不一致問題；2）傳統(tǒng)直方圖均衡方法在灰度級(jí)調(diào)整過程中，沒有充分利用視覺敏感區(qū)段；3）沒有針對(duì)圖像內(nèi)容多變特點(diǎn)，自適應(yīng)地獲取灰度級(jí)調(diào)整的優(yōu)化配置參數(shù)。針對(duì)上述問題本文展開以下幾個(gè)方面研究：首先，針對(duì)傳統(tǒng)直方圖

2、對(duì)圖像信息的描述存在不足，本文提出了一種新的基于視覺注意機(jī)制的灰度級(jí)信息量直方圖構(gòu)造方法。這種新的直方圖在灰度級(jí)統(tǒng)計(jì)過程中同時(shí)考慮各灰度級(jí)數(shù)量和空間分布情況，采用視覺注意機(jī)制計(jì)算模型測(cè)算出不同位置灰度級(jí)的重要性（或顯著性），并依據(jù)各像素灰度級(jí)的重要性進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計(jì)，使得統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以客觀反映各灰度級(jí)對(duì)圖像信息刻畫所起的作用。其次，在灰度級(jí)調(diào)整過程中考慮人眼視覺感知的非線性特性，并針對(duì)其特點(diǎn)提出了將不同比例的灰度級(jí)信息量分配至不同的視覺敏感度區(qū)段。其分配原則遵循敏感度大的區(qū)段分配較多的信息量，同時(shí)為避免主導(dǎo)灰度級(jí)在直方圖拉伸處理中占用較大范圍的灰度級(jí)空間，本文利用人眼感知能力曲線約束主導(dǎo)灰度

3、級(jí)動(dòng)態(tài)范圍。最后，由于圖像內(nèi)容存在多變的特點(diǎn)，為了獲取更好的圖像增強(qiáng)效果，有必要對(duì)各視覺敏感度區(qū)段的信息量分配比例做一定的調(diào)節(jié)，為此本文提出了依據(jù)圖像增強(qiáng)質(zhì)量客觀評(píng)估算法的分析結(jié)果，自適應(yīng)地獲取最佳調(diào)節(jié)參數(shù)。圖像增強(qiáng)質(zhì)量客觀評(píng)估算法是依據(jù)視覺感知模型設(shè)計(jì)的，大量測(cè)試結(jié)果表明，客觀評(píng)估算法的分析結(jié)果與主觀評(píng)估結(jié)果基本吻合。關(guān)鍵詞：圖像增強(qiáng)；視覺注意機(jī)制；人眼調(diào)制傳遞函數(shù)；臨界可見偏差；圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)1引言1.1研究背景及意義在一個(gè)圖像系統(tǒng)中，從圖像的獲取，到圖像的發(fā)送、傳輸、接收、輸出（顯示）、復(fù)制等等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生干擾，都會(huì)使圖像質(zhì)量降低，不能很好的貼合人眼直接觀察到的圖像。例如，

4、攝像時(shí)，由于光學(xué)系統(tǒng)失真、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、大氣湍流等都會(huì)使圖像模糊；醫(yī)學(xué)上，由于受到人體的器官、組織、光照等各個(gè)方面的影響，拍到的照片總是不盡人意，很難識(shí)別病變組織與正常組織，做出早期診斷。因此，如何對(duì)這些“降質(zhì)”圖像或受到噪聲污染的質(zhì)量不太滿意的圖像進(jìn)行處理，以符合人們的要求，例如盡可能恢復(fù)原貌，改善圖像的視覺效果，突出有用的目標(biāo)等，具有廣泛的應(yīng)用前景和工程價(jià)值。這也是圖像處理的一般要求。圖像增強(qiáng)是一種常用的圖像處理方法，其目的是將圖像中感興趣的部分盡可能突現(xiàn)出來。例如一幅偵察圖像甚至有可能是經(jīng)過各種欺騙和偽裝后的偵察圖像，在這類圖像中，目標(biāo)和背景可能混淆不清，很難區(qū)別。如何從中識(shí)別出人們

5、感興趣的目標(biāo)，如機(jī)場(chǎng)、跑道、飛機(jī)、建筑物等，就需要進(jìn)行增強(qiáng)處理。28XX大學(xué)XX學(xué)院201X屆XXXX專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)圖像增強(qiáng)處理的應(yīng)用已經(jīng)滲透到醫(yī)學(xué)診斷、航天航空、軍事偵察、指紋識(shí)別、無損探傷等領(lǐng)域。例如：（1）在醫(yī)學(xué)應(yīng)用當(dāng)中的血管造影技術(shù)，由于心臟的劇烈運(yùn)動(dòng)，并且是非剛體運(yùn)動(dòng)，造成影像圖與原始血管圖的匹配非常困難。如果能夠先對(duì)造影圖像進(jìn)行增強(qiáng)濾波處理，可以去除非感興趣器官（如肌肉、骨骼等）對(duì)X射線吸收形成的背影圖像，則有利于提高醫(yī)生臨床診斷的準(zhǔn)確性。對(duì)X射線圖像、CT圖像、內(nèi)窺鏡圖像等進(jìn)行增強(qiáng)，使醫(yī)生更容易從中確定病變區(qū)域。（2）紅外技術(shù)在軍事及人們?nèi)粘Ｉ钪杏兄絹碓綇V泛的應(yīng)用。由于

6、紅外探照燈以及紅外探測(cè)器件的限制，紅外成像系統(tǒng)的成像效果不夠理想。在民用監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，主要表現(xiàn)在夜視距離近，圖像特征信息不明確等方面。為使夜視距離達(dá)到監(jiān)測(cè)要求并使圖像更適合于人眼觀測(cè)、適用于圖像后續(xù)目標(biāo)識(shí)別及跟蹤處理，有必要對(duì)紅外圖像低照度采集來增長(zhǎng)主動(dòng)式紅外夜視系統(tǒng)的夜視距離，對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)及目標(biāo)分割處理來增強(qiáng)紅外圖像視覺效果。（3）在航天遙感和航空遙感應(yīng)用中，由于遙感圖像的獲取平臺(tái)高，很容易受到自然因素的影響，尤其是可見光波段，如天氣、云霧等都能使圖像質(zhì)量下降，因此獲得的圖像有的會(huì)出現(xiàn)對(duì)比度低、圖像模糊等現(xiàn)象；有的圖像總體視覺效果較好，但是對(duì)所需信息，如邊緣部分或線狀物不夠突出；還有

7、的圖像波段數(shù)據(jù)量大，例如TM圖像，而且各波段之間存在一定的相關(guān)性，為進(jìn)一步處理造成困難。所以，可通過圖像增強(qiáng)技術(shù)，改善圖像質(zhì)量，提高圖像目標(biāo)視覺效果，突出所需要的信息，壓縮圖像數(shù)據(jù)量，為進(jìn)一步的圖像分析判讀做好預(yù)處理工作。（4）在煤礦工業(yè)電視系統(tǒng)中采用增強(qiáng)處理來提高工業(yè)電視圖像的清晰度，克服光線不足、灰塵等原因帶來的圖像模糊、偏差等現(xiàn)象，減少電視系統(tǒng)維護(hù)量。總之，圖像增強(qiáng)技術(shù)的快速發(fā)展同它廣泛的應(yīng)用是分不開的，發(fā)展的動(dòng)力來自不斷涌現(xiàn)的新的應(yīng)用，