基于雙直方圖均衡算法的紅外圖像增強(qiáng)

閆 哲，蔣 礫，楊 帆，羅志斌，賈 贊，張 巍，朱洪洋，陳如造，朱光明，郭小軍，劉孟然

基于雙直方圖均衡算法的紅外圖像增強(qiáng)

閆 哲，蔣 礫，楊 帆，羅志斌，賈 贊，張 巍，朱洪洋，陳如造，朱光明，郭小軍，劉孟然

（昆明物理研究所，云南 昆明 650032）

為了抑制全局直方圖均衡產(chǎn)生的灰度飽和和局部細(xì)節(jié)丟失的情況，提出了一種雙直方圖均衡算法。首先對(duì)圖像的背景和前景進(jìn)行分割，提出基于直方圖的局部最小值和修正的K-Means聚類算法來確定圖像的理想分割閾值，然后再對(duì)分割的子圖分別作全局直方圖均衡（Global Histogram Equalization，GHE）。對(duì)該算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，相較于GHE算法，經(jīng)該算法增強(qiáng)后的圖像峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio，PSNR）提高約16.425%，結(jié)構(gòu)相似度（Structural Similarity Index，SSIM）提高約14.85%。同時(shí)通過主觀分析，基于直方圖局部最小值和修正的K-Means聚類算法的圖像分割進(jìn)行雙直方圖均衡可以有效抑制GHE算法產(chǎn)生的灰度飽和和細(xì)節(jié)丟失現(xiàn)象。

圖像分割；雙直方圖均衡；K-Means；局部最小值

0 引言

紅外成像技術(shù)在國防、安防、應(yīng)急搶險(xiǎn)、無損檢測(cè)、毒氣探測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛[1-3]。受限于紅外探測(cè)器的發(fā)展，紅外圖像具有分辨率低、對(duì)比度低、信噪比低等缺點(diǎn)[4]。克服紅外圖像固有的這些缺點(diǎn)，一是依賴于紅外探測(cè)器的發(fā)展；二是運(yùn)用圖像增強(qiáng)技術(shù)對(duì)紅外圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理。后者具有成本低，容易迭代等優(yōu)點(diǎn)，所以研究紅外圖像增強(qiáng)算法具有重大意義。

基于直方圖修正的算法在紅外圖像增強(qiáng)中應(yīng)用比較廣泛。由于紅外圖像原始數(shù)據(jù)多為12～16bit[5-6]，而顯示設(shè)備的顯示寬度多為8bit，直方圖均衡算法將高位數(shù)據(jù)壓縮至低位數(shù)據(jù)?！?br>