實(shí)驗(yàn)四對(duì)比度拉伸、直方圖均衡及規(guī)格化處理

1、實(shí) 驗(yàn) 四【實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)】對(duì)比度拉伸、直方圖均衡及規(guī)格化處理【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】編寫(xiě)對(duì)比度拉伸、直方圖均衡及規(guī)格化（匹配）處理程序：通過(guò)參數(shù)調(diào)整使程序分別完成線(xiàn)性拉伸和非線(xiàn)性拉伸的直方圖顯示，完成直方圖均衡及規(guī)格化處理程序的編程和測(cè)試工作。實(shí)驗(yàn)使用的操作系統(tǒng)是Windows XP，使用的軟件是Visual C+ 6.0。【算法分析】對(duì)比度拉伸主要是對(duì)像素的灰度值進(jìn)行變換，分為線(xiàn)性變換和非線(xiàn)性變換。線(xiàn)性拉伸是輸出灰度值與輸入灰度值呈線(xiàn)性關(guān)系的象素級(jí)運(yùn)算，灰度變換的一般公式為： Db=f(Da)=a(Da)+(b) a>1：輸出圖像的對(duì)比度將增強(qiáng)； a<1：輸出圖像的對(duì)比度將減弱。非線(xiàn)性拉伸是輸出

2、灰度值與輸入灰度值呈非線(xiàn)性關(guān)系的象素級(jí)運(yùn)算，灰度變換的一般公式： gij=F(fij) (i,j: 0,1,L-1 L為灰度級(jí))其中，F(xiàn)(x)=x+cx(L-1-x)， c>0：中間灰度范圍加強(qiáng)； c<0：中間灰度范圍減弱；F(x)的格式可以是拋物線(xiàn)，正弦函數(shù)，正切函數(shù)等非線(xiàn)性函數(shù)。直方圖均衡化的基本思想是對(duì)在圖像中像素個(gè)數(shù)多的灰度級(jí)進(jìn)行展寬，而對(duì)像素個(gè)數(shù)少的灰度級(jí)進(jìn)行縮減，從而達(dá)到清晰圖像的目的。即實(shí)現(xiàn)在灰度級(jí)范圍內(nèi)的灰度值映射，可以表示為：，實(shí)現(xiàn)算法如下：(1)數(shù)組p，統(tǒng)計(jì)各個(gè)灰度值的個(gè)數(shù)，用一個(gè)數(shù)組p紀(jì)錄pi；(2)引入數(shù)組s0 = p0，si=si-1+pi；(3)計(jì)算新的

3、灰度級(jí)映射，引入數(shù)組L, 令Li=si/總像數(shù)*（原灰度級(jí)長(zhǎng)度-1）；(4)按照新的灰度級(jí)映射顯示原圖片。（如某個(gè)像素灰度值為gray，則該點(diǎn)的新灰度值Lgray）。直方圖匹配（格式化）：為了達(dá)到有目的的增強(qiáng)原始圖像，可直接指定直方圖的形狀進(jìn)行匹配。直方圖匹配的目標(biāo)就是為了達(dá)到處理后的圖像的直方圖和指定的直方圖盡可能地相似，其算法流程如下：（1） 對(duì)原圖做均衡化處理，可表示為：；（2） 對(duì)給定的直方圖做均衡化處理，可表示為：；（3） 對(duì)式求逆用（1）中得到，并用替換，其中和滿(mǎn)足滿(mǎn)足最小， 可以得到灰度映射，可以表示為：；（4） 按照式，調(diào)整圖像各個(gè)像素的灰度值?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1、在實(shí)驗(yàn)二、三的基

4、礎(chǔ)上，添加對(duì)比度拉伸、直方圖均衡化及規(guī)格化的菜單項(xiàng)和相應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)OnLine()，OnQiufan()，OnFenduan()，OnP()，OnSin()，OnTan()，OnEqualization()和OnSpecification()。2、設(shè)計(jì)用于輸入線(xiàn)性變換參數(shù)的對(duì)話(huà)框，并創(chuàng)建相應(yīng)的對(duì)話(huà)框類(lèi)CLine；在CLine類(lèi)中添加成員變量m_a和m_b，用于傳遞線(xiàn)性變換參數(shù)a和b。3、設(shè)計(jì)用于輸入非線(xiàn)性變換參數(shù)的對(duì)話(huà)框，并創(chuàng)建相應(yīng)的對(duì)話(huà)框類(lèi)CNonliner；在CNonliner類(lèi)中添加成員變量m_c，用于傳遞非線(xiàn)性變換參數(shù)c或a。4、編碼實(shí)現(xiàn)相關(guān)的函數(shù)功能?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果及分析比較】1、 線(xiàn)性

5、變換a) 一般線(xiàn)性變換：Db=f(Da)=a(Da)+ b 原 圖 一般線(xiàn)性變換后b) 求反：F(x)=255-x，求反后的圖像和直方圖如下c)分段線(xiàn)性變換：對(duì)灰度值063和192255的范圍縮減至031和224255，對(duì)灰度值64191的范圍增加至32223。分別對(duì)圖像灰度值的R、G、B分量做如下操作：若X<64，則F（X）=X/2若64X<192，則F（X）=（X-64）*1.5+32若X192，則F（X）=（X-192）/2+224 原 圖 分段變換后2、 非線(xiàn)性變換 a) 二次變換：F(x)=x+cx(L-1-x)。二次變換有兩種，如果需要增加中間灰度范圍，則參數(shù)C取正值；

6、如果需要減少中間灰度范圍，則參數(shù)C取負(fù)值。在輸入C為0.005時(shí)，變換如下： c=0.005 原 圖 二次變換后 b) 正弦變換F（X）=255/2*1+sin*（x/255-0.5）/sin(/2) 取a=0.5 原 圖 正弦變換后 c) 正切變換F（X）=255/2*1+tan*（x/255-0.5） /tan(/2) 原 圖 正切變換后3、 直方圖均衡化統(tǒng)計(jì)源圖片各灰度的像素點(diǎn)占總像素點(diǎn)的比例P256。計(jì)算T256，其中Ti=P1+P2+Pi。將T256*255轉(zhuǎn)換為目標(biāo)圖像上的灰度值。 原 圖 均衡化后均衡化后的直方圖4、 直方圖規(guī)格化直方圖規(guī)定化就是有選擇的增強(qiáng)某個(gè)灰度范圍內(nèi)的對(duì)比度或使圖像灰度值的分布滿(mǎn)足特定的條件。 原 圖 規(guī)格化后均衡化后的直方圖【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，對(duì)線(xiàn)性點(diǎn)運(yùn)算有了更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)，均衡化對(duì)于灰度分布過(guò)低或過(guò)高的圖像有改善作用，不過(guò)對(duì)灰度本來(lái)分布就很均勻的圖像效果不大。規(guī)格化可以使圖像的灰度進(jìn)行變換，盡量趨近樣本直方圖的灰度分布情況。本實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)線(xiàn)性點(diǎn)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)圖像的灰度線(xiàn)性和非線(xiàn)性變換，并完成了對(duì)圖像直方圖的均衡化和規(guī)格化處理?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1. 楊淑瑩編著，VC+圖像處理程序設(shè)計(jì)（第二版），清華大學(xué)出版社，20052. 趙輝, 葉子青編著，Visual C+系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例精粹，人民郵電