基于雙直方圖均衡算法的紅外圖像增強

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

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生的灰度飽和和局部細節丟失的情況，提出了一種雙直方圖均衡算法。首先對圖像的背景和前景進行分割，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，然后再對分割的子圖分別作全局直方圖均衡（Global Histogram Equalization，GHE）。對該算法進行了實驗驗證，結果表明，相較于GHE算法，經該算法增強后的圖像峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio，PSNR）提高約16.425%，結構相似度（Structural Similarity Index，SSIM）提高約14.85%。同時通過主觀分析，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行雙直方圖均衡可以有效抑制GHE算法產生的灰度飽和和細節丟失現象。

圖像分割；雙直方圖均衡；K-Means；局部最小值

0 引言

紅外成像技術在國防、安防、應急搶險、無損檢測、毒氣探測等領域應用十分廣泛[1-3]。受限于紅外探測器的發展，紅外圖像具有分辨率低、對比度低、信噪比低等缺點[4]。克服紅外圖像固有的這些缺點，一是依賴于紅外探測器的發展；二是運用圖像增強技術對紅外圖像進行增強處理。后者具有成本低，容易迭代等優點，所以研究紅外圖像增強算法具有重大意義。

基于直方圖修正的算法在紅外圖像增強中應用比較廣泛。由于紅外圖像原始數據多為12～16bit[5-6]，而顯示設備的顯示寬度多為8bit，直方圖均衡算法將高位數據壓縮至低位數據。……