改进的直方图均衡化算法

改进的直方图均衡化算法

文章编号：1006-1576（2006）07-0058-02

改进的直方图均衡化算法

徐同莹1，彭定明2，王卫星1

（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

Improved Histogram Equalization Algorithm

XU Tong-ying1，PENG Ding-ming2, WANG Wei-xing1

(1. School of Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China;

2. Dept. of Armament Products, NO.58 Research Institute of China Ordnance Industries, Mianyang 621000, China) Abstract: Based on the common use image enhance algorithm such as gray level transformation algorithm and histogram equalization algorithm, an improved contrast enhancement algorithm was suggested. At first, the smoothness processing was carried out in histogram; at second, the histogram was equalized; at third, the uniform piston queuing was carried out for image grey degree in whole display area; at last, the noise is eliminated through median filtering to the image. The experimental result shows that this algorithm could strengthen the detail and clarity definition of the image.

Keywords: Contrast enhancement; Histogram equalization; Median filter

0 引言

图像预处理中，通常采用直方图均衡化[1]和直方图规定化、线性和非线性灰度变换法[2]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。

Ej＝αEj+(1-α)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Fmax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)

1 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，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＝αnj+(1-α)Ej-1 (1)

[3]

其中Fmin映射为0灰度值，Fmax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

中值滤波是一种非线性统计滤波器，对一定类

其中：nj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E0时常用方法是令E0＝n0。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：2005-12-08；修回日期：2006-04-07 作者简介：徐同莹（1981-），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。

·58·