基于格林函数的图像增强算法

Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用

2013，49（15）1引言随着对于图像处理技术的深入研究，数字图像越来越广泛地应用于各个领域。绝大多数的图像都存在图像质量不高，主观效果不佳等缺陷，这些缺陷极大地约束了后续的图像处理算法的效果。为了解决该问题，应用最为广泛的是图像增强技术。较优秀的图像增强算法能够突出图像的局部或整体特性，改善图像的质量，增强图像的视觉效果。图像增强算法有很多，这些算法都能够在一定程度上改善图像的主观视觉效果，但这些算法同样存在一定的缺陷，例如直方图均衡化方法[1]能够有效地提高图像的整体对比度，但是图像局部区域内的对比度下降，该方法易造成灰度级的过度合并导致增强图像丢失部分原始图像的细节，增强图像的质量有所下降。Retinex 是一种关于人类视觉的光亮度和色彩感知的模型，该模型被广泛地应用于图像增强领域[2]。虽然Retinex 模型采用分层式的结构，能

够有效地提高图像的对比度，但是增强图像存在严重的光晕现象[3]，导致高对比度的图像边缘的细节被覆盖。非线性灰度拉伸法[4]对于对比度的提高有较明显的效果，但是该方法未考虑人眼的主观视觉效果，并且灰度级的合并造成图像信息熵的减小，增强图像的视觉效果较差。针对以上算法的缺陷，本文提出了一种基于格林函数的图像增强算法。由于Retinex 模型分离出的细节层包括

了图像的细节信息，光照层包括了图像的对比度信息[5]，所以为了尽可能地保持图像的细节，在保持细节层不变的前提下，单独对光照层进行图像增强。由于格林公式是基于平面区域，还需要已知区域的狄利克雷边界条件[6]，电像法求解格林函数的前提条件是具有规则、对称的区域[7]，所以首先采用“二次分块”将原始图像分割为多个圆形区域，通过灰度映射得到各圆形区域的边界像素的灰度值。由于基于格林函数的图像增强算法

席志红，赵蓝飞，邢代玉

XI Zhihong,ZHAO Lanfei,XING Daiyu

哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨150001

College of Information and Communication Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China

XI Zhihong,ZHAO Lanfei,XING Daiyu.Image enhancement algorithm based on Green https://www.360docs.net/doc/d218971662.html,puter Engineer-ing and Applications,2013,49（15）：204-209.

Abstract ：As the traditional image enhancement is suffered from uncomfortable details and visual effect,this paper proposes a new algorithm.The details are ensured by using Retinex model.The consistency in gradient domain between original image and restoration is guaranteed by solving the Poission equation.It adopts the adaptive luminance method to obtain the Dirichlet boundary condition.To reduce the complexity,boundary sampling method is executed.By making comparison with restorations,it shows that this algorithm effectively improves contrast,meanwhile the restorations represent excellent effect of sense.

Key words ：image enhancement;Retinex;Poission equation;Green ’s function;gradient domain;method of images;Dirichlet boundary condition

摘要：由于传统的图像增强算法得到的增强图像存在细节的缺失，主观效果较差等缺陷，提出了一种图像增强算法。通过Retinex 模型保证了增强图像具有较突出的细节特性；通过求解泊松方程满足了增强图像与原始图像在梯度域的一致性；采用自适应亮度映射得到适于显示的边界条件；对区域的边界进行采样降低算法的复杂度。实验对比了几种图像增强算法得到的增强图像以及相关的评价系数，验证了该算法能够有效地提高图像的对比度，增强图像的主观视觉效果较高。关键词：图像增强；Retinex ；泊松方程；格林函数；梯度域；电像法；狄利克雷边界条件

文献标志码：A 中图分类号：TP391.41doi ：10.3778/j.issn.1002-8331.1303-0146

基金项目：国家自然科学基金（No.60875025）。

作者简介：席志红（1965—），女，博士，教授，博导，研究领域为数字图像处理，嵌入式系统设计，模式识别等；赵蓝飞（1985—），男，博士

研究生，研究领域为数字图像设计，嵌入式系统设计；邢代玉（1988—），女，硕士研究生，研究领域为计算机图形学，信息处理等。E-mail ：zlf82563144@https://www.360docs.net/doc/d218971662.html,

收稿日期：2013-03-12修回日期：2013-05-09文章编号：1002-8331（2013）15-0204-06

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