輪廓波域內(nèi)局部對比度增強(qiáng)的彩色圖像灰度化算法

王冰雪，劉廣文 ，劉 美，陳廣秋

(長春理工大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，吉林 長春 130022)

1 引 言

灰度圖像因其能夠真正反映圖像特征，信息量小，系統(tǒng)處理效率高，對傳輸帶寬及存儲空間要求較低，在指紋檔案管理、運(yùn)動目標(biāo)追蹤、醫(yī)學(xué)影像檢查診斷和藝術(shù)美學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。

彩色圖像灰度化的本質(zhì)是一個將三維RGB像素矩陣轉(zhuǎn)換成二維灰度矩陣的過程，其基本思想是將三維彩色圖像中的各像素值，根據(jù)具體的應(yīng)用場景選擇最佳的映射函數(shù)，依次映射到特定的灰度級上，在轉(zhuǎn)換過程中不可避免地會丟失一些結(jié)構(gòu)信息[2]。最簡單的灰度化方法是采用固定權(quán)重對RGB通道進(jìn)行加權(quán)求和，如MATLAB軟件中的rgb2gray函數(shù)，或是直接利用某個色彩空間的亮度通道，如HSI 、CIE Lab，這些方法雖然簡單易實(shí)現(xiàn)，但信息丟失也最為嚴(yán)重。

目前彩色圖像灰度化算法主要包括全局映射法[3]和局部映射法[4]兩類。全局映射法注重的是彩色圖像整體顏色分布差異，對所有像素采用相同的映射函數(shù)，能夠較好保留全局結(jié)構(gòu)信息，但對局部特征信息的區(qū)分度較差。如Gooch 等人[5]利用灰度差與顏色差的最小二乘構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，采用共軛梯度算法求解以保持顏色對比度。局部映射法注重的是色彩在局部空間的分布差異，根據(jù)局部差異調(diào)整局部空間的像素強(qiáng)度，能夠精確地保留局部特征，但圖像的整體結(jié)構(gòu)信息損失嚴(yán)重，不能保證全局顏色信息的一致性。如Smith等人[6]提出了一種基于感知的彩色圖像灰度化算法，該算法首先估計相等亮度顏色之間的差異，并通過全局映射和H-K效應(yīng)確定顏色排序，然后再通過拉普拉斯圖像金字塔來實(shí)現(xiàn)局部對比度的增強(qiáng)。……