基于直方圖均衡化的徑賽圖像增強技術研究

盧步濤 洪慶達 陳旭文 鄭順新

摘 要：受現場環境影響，難以獲取清晰的徑賽比賽圖像，影響比賽結果的判決。分析了數字圖像增強技術的基本原理，重點對直方圖均衡化技術進行研究，并應用其對原始圖像進行處理，利用matlab工具進行仿真實驗，結果證明，直方圖均衡化技術有效改善圖像對比度，有利比賽結果判決。

關鍵詞：徑賽圖像;直方圖均衡化;圖像增強;matlab中圖分類號：TP37

文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）04-51-03

引言

一直以來，受生理特點、比賽環境及比賽精度要求的影響，依靠肉眼判斷徑賽比賽結果的傳統方法受到極大爭議，難以滿足公平、公正的判決要求。隨著當代科技的迅猛發展，日新月異的人工智能深刻改變著各種傳統習慣。近年，各類大型體育賽事都引入自動判決系統，基于機器視覺的智能設備為賽果判斷、爭議解決提供了極大幫助，但其高昂的價格成本難以得到普及應用，不利于在各種小型賽事中推廣。研究新一代的徑賽判別系統對于競技體育發展具有極大意義，也是市場發展的需要。

在各類徑賽比賽中，起跑點、沖刺點、徑賽接力區等都是徑賽判決的關鍵區域。運用CCD（電荷耦合器件）高速攝像設備實時采集、傳輸數據是比賽判決的基本也是最關鍵的環節。然而，受現場環境多種因素（如陽光、風雨、霧霾、震動等）影響，實時圖像在采集、傳輸、存儲、A/D轉換過程中不可避免會產生一些信號噪聲，難以達到結果判決的標準。在將判決數據交付給裁判前，抑制、消除噪聲，提取高質量的圖像是所有判決系統的核心環節——圖像增強成為數字圖像處理中非常重要的組成部分。本文將基于直方圖均衡化討論徑賽圖像數字處理技術，以便獲取最佳的比賽圖像。

1 直方圖均衡化

1.1 圖像增強技術概述

圖像增強技術有兩種類型：頻域處理法和空間域處理法。^[1]頻域處理法以圖像二維傅里葉變換理論以及快速實現算法為基礎，根據噪聲一般分布在高頻譜段的特點，設計具有低通特性的濾波器系統對圖像進行處理。頻域處理法首先把圖像進行傅里葉變換到變換域，在變換域中對圖像的變換系數進行處理（濾波），然后通過反變換把處理結果返回到空間域，獲得濾波后的圖像。空間域處理法則直接對圖像平面（空間域）中的像素點進行處理，通過變換灰度值來增強構成圖像的像素。由于頻域法采用全局處理方式，且需要進行域的變換與反變換，操作比較費時，而空間域法僅僅進行局部處理，且可以使用計算相對簡單的模板卷積操作來實現，因此，兩者相比，空間域法具有運算量少，算法簡單，增強效果好等優勢。本文主要討論空間域處理法中比較突出的直方圖均衡化數字圖像增強技術。

衡化處理后的輸出圖像見圖3，很明顯該圖像的對比度提高、清晰度增強。圖4處理后的圖像直方圖比較均勻分布在灰度范圍內。實踐證明，直方圖均衡化能有效增強圖像，達到預期目的。

3 結束語

分析了數字圖像增強技術的應用基礎，特別是圖像直方圖均衡化的算法原理，并通過MATLAB對圖像進行實驗仿真。結果證明，直方圖均衡化增加了圖像灰度級的動態范圍，大大提高圖像的亮度和對比度，突出圖像感興趣的細節，達到圖像增強的效果，為徑賽評判提供更有效的判決依據。

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