利用Photoshop對非實時圖像增強處理的實踐

陳靜

摘 要：多數數字圖像處理技術的理論艱深難懂，包含大量算法，直接應用這項技術對于應用者而言有一定難度，但以圖像處理理論為引導，在一些非實時圖像的處理中，通過Photoshop軟件能對需要展示的圖片素材進行圖像處理，從而為提升圖像處理效果提供技術支撐。

關鍵詞：圖像處理技術；Photoshop；灰度映射；對比度

中圖分類號：TP317.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.017

目前，數字圖像處理技術的應用越來越廣泛，已成為人們獲取信息的重要手段之一。在一些非實時圖像處理應用中，通過Photoshop軟件也能對需要展示的圖片素材進行處理，達到人們想要的效果。Photoshop是一款應用圖像處理軟件，在處理圖像方面，相對于空間域處理法和頻域處理法，其簡單很多。本文主要對空域處理方法在Photoshop中的應用進行了研究。

1 數字圖像處理技術

圖像增強技術是一大類基本的圖像處理技術，其目的是對圖像進行加工，得到具體應用視覺效果更“好”、更“有用”的圖像。圖像增強技術可分為頻域處理法和空域處理法?？沼驁D像增強是指按特定的需要突出一幅圖像中的某些信息，同時，削弱或去除某些不需要的信息的處理方法。其主要目的是對于某些特定的應用。處理后的圖像比以往的圖像更有效果，從而提升圖像質量?？沼蛱幚矸ㄊ侵苯訉D像中的像素進行處理的，基本上以灰度映射變換為基礎，其所用的映射變換取決于增強的目的，比如在增加圖像的對比度時，改善圖像的灰度層次等處理均屬于空域處理法。

2 灰度映射

2.2 動態范圍壓縮

動態范圍過大時，超出顯示設備的允許范圍后，直接顯示時會丟失圖像細節。此時，可進行動態范圍壓縮。動態范圍是指圖像中從暗到亮的變化范圍。動態范圍對人視覺的影響為：由于人眼可分辨的灰度變化范圍是有限的，所以，當動態范圍過大時，過高的亮度值會掩蓋暗區的信號。比如，將[0，255]范圍內的亮、暗變化壓縮到[a，b]范圍內，再將[a，b]范圍內的灰度值伸展到[0，255]。對數變換的一般表達式為：

2.3 增強對比度

在增強對比度時，通過將圖像灰度分階段量化成較少的級數，從而減少數據位，獲得數據量壓縮的效果。將感興趣的灰度范圍線性擴展，相對抑制不感興趣的灰度區域，這是一種通過改變圖像像元亮度的分布態勢、擴展灰度分布區間來改變圖像像元對比度，從而提升圖像質量的處理方法。因亮度值是輻射強度的反映，所以，也稱其為輻射增強。常用的方法有對比度線性變換和非線性變換。該方法的關鍵是找到1個函數，并以此函數對圖像中每一個像元進行變換，使像元得到統一的重新分配，構成得到反差增強的圖像。

2.4 閾值切分（圖像二值化）

圖像的二值化處理是將圖像上的像素點的灰度值設置為0或255，即使整個圖像呈現出明顯的黑白效果。將256個亮度等級的灰度圖像通過適當的閾值選取獲得仍可反映圖像整體和局部特征的二值化圖像。在數字圖像處理中，二值圖像占有非常重要的地位。圖像的二值化有利于圖像的進一步處理，使圖像變得簡單、數據量減少，凸顯感興趣目標的輪廓。進行二值圖像的處理和分析時，要將灰度圖像二值化，從而得到二值化圖像。

3 利用Photoshop完成數字圖像處理

數字圖像處理包含的內容十分龐大，其作為重要的研究領域之一，有很多研究成果不斷涌現，為各行各業的圖像處理提供了有力支撐，但因所涉及的理論較為復雜，教師在使用時很難直接應用。本文以數字圖像處理的理論為指導，使用Photoshop軟件進行簡單的數字圖像處理，可達到較好的效果。各命令的效果如表1所示。

3.1 圖像取反

在Photoshop中，可利用“反相”命令將圖像取反。選擇“圖像”→“調整”→“反相”命令，可對圖像進行反相，將正片黑白圖像變成負片，或將掃描的黑白負片轉換為正片。此外，彩色圖像也可使用反相命令得到反相后的效果。

3.2 動態范圍壓縮

在Photoshop中，可利用“色階”命令進行圖像的動態范圍壓縮，從而增強圖像的清晰度。色階是用直方圖描述出整張圖片的明暗信息，修改色階即擴大照片的動態范圍（相機能記錄的亮度范圍），從而有利于查看、修正、曝光、調色和提高對比度等。曝光過度會導致亮度溢出；曝光不足會導致暗部溢出。

選擇“圖像”→“調整”→“色階”命令可打開色階框，從左至右是從暗到亮的像素分布，黑色三角代表最暗的部分（純黑）；白色三角代表最亮的部分（純白）；灰色三角代表中間調，可以改變中間調的亮度，因為其左邊代表整張相片的暗部，右邊代表整張相片的亮部，當右移灰色滑塊時，會有更多的中間調像素進入暗部，進而變暗，反之亦然。

3.3 增強對比度

在Photoshop中，可以利用“曲線”命令增強圖像的對比度?！扒€”命令可以調節曲線的方式調整圖像的色調，此命令的優點在于能調整圖像中的每一個色調，且可在色調與色調之間調整圖像。用鼠標點擊需要調節的范圍，單擊后會在曲線上標出，改變曲線上標出點的曲線斜率以增加圖像的對比度。選擇“圖像”→“調整”→“曲線”命令，打開“曲線”調整框，根據需求對圖像進行調整。

3.4 閾值切分（圖像二值化）

在Photoshop中，可利用“閾值”命令實現圖像的二值化?！伴撝怠泵羁蓪⒒叶然虿噬珗D像轉變為高對比度的黑白圖像。閾值即臨界值，Photoshop中的閾值實際上是基于圖片亮度的黑白分界值，默認值為50%中性灰，即128，亮度>128（<50%的灰）的會變白；<128（>50%的灰）的會變黑。

所有比閾值亮的像素會轉換為白色；所有比閾值暗的像素會轉換為黑色?！伴撝怠泵顚Υ_定圖像的最亮和最暗區域很有用。在圖像的二值化中，二值化的結果嚴重依賴于閾值的選擇。選擇“圖像”→“調整”→“閾值”命令，打開“閾值”調整框，可在閾值色階文本框中輸入1個數值，從而確定圖像的黑白分界線。

4 結束語

圖像增強法是通過一定手段對原圖像附加一些信息或變換數據，有選擇性地突出圖像中感興趣的特征或抑制（掩蓋）圖像中某些不需要的特征，使圖像與視覺響應特性相匹配。在圖像增強的過程中，如果不分析圖像降質的原因，則處理后的圖像可能無法接近原始圖像。在使用時，針對灰度圖像，可根據不同的要求選擇合適的處理方法，處理后的圖像基本可滿足要求。需要注意的是，數字圖像處理中的很多技術都是通過細微變化來改善圖像效果的，所以，適當調整是十分重要的，過度調整會破壞原有圖像中的大量細節并產生明顯的變形，將無助于提升圖像質量，無法達到預想的效果。

參考文獻

[1]陳捷.數字增強技術在教學中的應用[J].北京教育學院學報（自然科學版），2011（4）.

[2]吳雅琴，王曉東，吳曉萍.利用Photoshop進行數字醫學圖像增強處理的實踐[J].中國醫學教育技術，2011，25（4）：36-44.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Most of the digital image processing technology theory abstruse， contains a large number of algorithms， direct application of this technique for application has the certain difficulty， but to image processing theory to guide， in some non-real time image processing， by Photoshop software can show the need for the picture material for image processing， so as to improve the effect of image processing to provide technical support.

Key words： image processing technology； Photoshop； gray level mapping； contrast