第 ３６卷第 ３期 ２０１９年 ３月
计算机应用与软件 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ
Ｖｏｌ３６ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１９
基于改进的直方图均衡化与边缘保持 平滑滤波的红外图像增强算法
李贤阳１，２ 阳建中１，２ 杨竣辉３ 陆安山１，２
１（北部湾大学电子与信息工程学院 广西 钦州 ５３５０１１） ２（钦州市电子产品检测重点实验室 广西 钦州 ５３５０１１）
第 ３期 李贤阳等：基于改进的直方图均衡化与边缘保持平滑滤波的红外图像增强算法
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ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｎｏｎｌｏｃａｌｍｅａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇｔｏｒｅｄｕｃｅｎｏｉｓｅｉｎｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｉｍａｇｅ．Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ ｈａｓｈｉｇｈｅｒｖｉｓｕａｌｑｕａｌｉｔｙ，ｂｅｔｔｅｒｇｌｏｂａｌａｎｄｌｏｃａｌｃｏｎｔｒａｓｔｔｈａｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｌｏｗｑｕａｌｉｔｙｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，ａｒｔｉｆａｃｔｓａｎｄｎｏｉｓｅ，ａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｉｍａｇｅｓｈａｖｅｇｒｅａｔｅｒ ｅｎｔｒｏｐｙａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｖａｌｕｅｓｗｈｉｃｈｍａｉｎｔａｉｎａｔ６．８ａｎｄ５．３．
计 直方图均衡化 差异增强 高频分量分类 局部最大值
中图分类号 ＴＰ３９１ 文献标识码 Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１９．０３．０１９
ＩＮＦＲＡＲＥＤＩＭＡＧＥＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴＡＬＧＯＲＩＴＨＭ ＢＡＳＥＤＯＮＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＩＳＴＯＧＲＡＭ ＥＱＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮＡＮＤＥＤＧＥＰＲＥＳＥＲＶＩＮＧ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＦＩＬＴＥＲＩＮＧ
ＬｉＸｉａｎｙａｎｇ１，２ ＹａｎｇＪｉａｎｚｈｏｎｇ１，２ ＹａｎｇＪｕｎｈｕｉ３ ＬｕＡｎｓｈａｎ１，２
１（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｂｕＧｕｌｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｚｈｏｕ５３５０１１，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ） ２（ＱｉｎｚｈｏｕＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｒｏｄｕｃｔＴｅｓｔｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｑｉｎｚｈｏｕ５３５０１１，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
收稿日期：２０１８－０９－１０。广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（２０１７ＫＹ０７９５）；钦州市科技攻关项目（２０１６４４１０）；钦州 市物联网先进技术重点实验室开放课题（ＩＯＴ２０１７Ｂ００１）；钦州市电子产品检测重点实验室开放项目（６２０１７４０１２）。李贤阳，副教授， 主研领域：信息安全，图像处理，数据挖掘。阳建中，讲师。杨竣辉，副教授。陆安山，教授。
３（江西理工大学信息工程学院 江西 赣州 ３４１０００）
摘 要 为了提高红外图像的全局与局部对比度，并有效抑制背景噪声，提出基于改进的直方图均衡化与边缘 保持平滑滤波的红外图像增强算法。引入边缘保持平滑滤波，将低质量红外图像分解为一个低频分量和一个高 频分量序列；基于模糊统计理论，利用红外图像的强度等级的不确定性，形成平滑直方图，确定出局部最大值，利 用优化的平台直方图对低频分量完成增强；根据高频分量的标准差，将其高频分量分类为强边缘、中边缘与弱边 缘系数，再设计三个不同的增强方法，对这三类系数进行差异增强，从而得到增强的高频分量序列；将增强的低频 分量与一系列的高频分量完成组合，形成增强图像；引入非局部均值滤波，对增强图像实施降噪处理。测试结果 表明：与当前低质量红外图像增强方案相比，该方法拥有更高的增强视觉质量，更好地兼顾全局与局部对比度，消 除过渡增强、伪影与噪声，且输出图像具有更大的熵值与标准偏差值，分别保持在 ６．８、５．３以上。
３（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇａｎｚｈｏｕ３４１０００，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｇｌｏｂａｌａｎｄｌｏｃａｌｃｏｎｔｒａｓｔｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｅｄｇｅ ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇｓｍｏｏｔｈｉｎｇｆｉｌｔｅｒｉｎｇ．Ｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｅｄｇｅｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇｓｍｏｏｔｈｉｎｇｆｉｌｔｅｒｉｎｇｔｏｄｅｃｏｍｐｏｓｅａｌｏｗｑｕａｌｉｔｙｉｎｆｒａｒｅｄ ｉｍａｇｅｉｎｔｏａｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄａｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｑｕｅｎｃｅ．Ｔｈｅｎ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｕｚｚｙｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｔｈｅｏｒｙ，ａｓｍｏｏｔｈｉｎｇｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｗａｓｆｏｒｍｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｌｅｖｅｌｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｌｏｃａｌｍａｘｉｍｕｍ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｈｉｓｔｏｇｒａｍｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｗｅｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓ ｓｔｒｏｎｇｅｄｇｅ， ｍｉｄｄｌｅｅｄｇｅａｎｄ ｗｅａｋ ｅｄｇｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ， ａｎｄ ｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｙｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｔｈｒｅｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｆｏｒｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｑｕｅｎｃｅ．Ｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｄｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｗａｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈａｓｅｒｉｅｓｏｆｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｏｆｏｒｍ ａｎｅｎｈａｎｃｅｄｉｍａｇｅ．Ｗｅａｌｓｏ