基于離散小波變換的圖像感知對比度增強數學模型構建

王慧 馮金順

摘? 要： 針對傳統圖像感知對比度增強數學模型的圖像感知對比度增強效果較差的問題，提出一種基于離散小波變換的圖像感知對比度增強數學模型。利用局部均衡直方圖、離散小波變換對圖像進行灰度處理，利用Ostu算法對圖像目標進行分割，并計算灰度分布均衡圖像的感知對比度最佳閾值，實現圖像感知對比度增強數學模型的構建。為了驗證該數學模型的圖像感知對比度增強效果，將所提模型與傳統模型進行對比實驗，實驗結果證明該模型的圖像感知對比度增強效果優于傳統數學模型，說明該模型更適用于圖像感知對比度的增強。

關鍵詞： 數學模型; 圖像感知; 離散小波變換; 圖像灰度處理; 圖像分割; 對比實驗

中圖分類號： TN911.73?34; TP391.4? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）19?0019?04

Abstract： In view of the poor effect of the traditional image perceptual contrast enhancement mathematical models， an image perceptual contrast enhancement mathematical model based on discrete wavelet transform is proposed. The image is processed by local equalization histogram and discrete wavelet transform， and then the image object is segmented by Ostu algorithm. The optimal threshold of perceptual contrast of gray?scale distribution balanced image is calculated to realize the construction of image perceptual contrast enhancement mathematical model. In order to verify the image perceptual contrast enhancement effect of the mathematical model， the proposed model is compared with the traditional models. The experimental results show that the image perceptual contrast enhancement effect of the proposed model is better than that of the traditional mathematical models， indicating that the model is more suitable for image perception contrast enhancement.

Keywords： mathematical model; image perception; discrete wavelet transform; image grey processing; image segmentation; contrast experiment

0? 引? 言

長期以來，顯示技術的競爭十分激烈，評價各型號顯示設備的核心指標就是顏色特性，而圖像感知對比度是顏色特性這一評價指標的重要性能參數。對于各型號的顯示設備，其色階范圍就是圖像感知對比度這一指標。通常來說，顯示設備的圖像感知對比度越高，畫面就會越具備層次感，圖像的銳利度也會越高，也就會呈現出更加清晰的畫面;反之，圖像感知對比度不足的情況下，畫面就會缺乏表現力，顯得十分平淡[1]。圖像感知對比度的提升對圖像灰度層次表現、圖像細節表現、圖像清晰度表現等都有重要意義。

通常顯示行業利用對比率對圖像感知對比度這一指標進行描述，這一概念的定義是圖像亮場和暗場的亮度對比值。液晶顯示屏的背光源通常為持續發光類型，因此其面板無法對光線進行完全阻隔，也就是很難使顯示屏出現全黑畫面，這導致圖像感知對比度長期以來都是液晶顯示屏中的弱項，甚至影響屏幕的色彩層次。但是隨著液晶顯示技術的迅速發展，LCD暗場已經可以做的很低，亮場的制作技術也得到了提高，因此，圖像對比率的數值也在不斷提升[2]。然而，圖像對比率數值的提升并不代表圖像感知對比度的提升，必須建立圖像感知對比度增強數學模型對二者關系進行研究，因此構建一種基于離散小波變換的圖像感知對比度增強數學模型，使圖像感知對比度的提升更符合人眼的視物特性，促進圖像感知對比度的提升。

1? 離散小波變換的圖像感知對比度增強數學模型

1.1? 圖像灰度處理

利用局部均衡直方圖、基于離散小波變換對圖像進行灰度處理，將圖像的各個灰度分布累積概率函數作為圖像灰度處理的變換函數[3]。該函數的表達式為：

對[L]灰度級的源圖像進行灰度處理，圖像的長為[M]，圖像的寬為[N]，使源圖像的灰度級變成灰度分布更加均勻的狀態[4]。圖像灰度處理的具體步驟如下：

1） 輸入源圖像，并對其進行分割，將其分成大小相同、沒有重疊的區域。

2） 分別對分割區域的灰度分布累積概率函數進行計算。