MATLAB图像处理学习——图像增强技术（附图像增强方法代码）

目录

1.概论

（1）图像增强技术简介

（2）图像质量评估

2.空间域内的图像增强

 （1）显示灰度直方图

 （2）图像灰度值调整

 （3）图像亮度调节

 （4）灰度图像的反转变换

 3.直方图增强

 （1）RGB彩色图像的颜色直方图

 （2）直方图均衡化

 （3）直方图规定化

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1.概论

（1）图像增强技术简介

    图像增强技术一般通过对图像的某些特征，例如边缘信息、轮廓信息和对比度等进行突出或增强，从而更好地显示图像的有用信息，提高图像的使用价值。

    传统的图像增强技术大多是基在空间域中对图像进行处理。（空间域的图像增强技术主要有灰度变换和直方图方法等）

    通过傅里叶变换可以将图像从空间域转换到频域，在频域进行滤波，然后在使用傅里叶反变换转换到空间域。

（2）图像质量评估

    图像质量包含两方面的内容，一是图像的逼真度，即是被评价图像与原标准图像的偏离程度；二是图像的可懂性，指图像能向人或机器提供信息的能力。

    图像质量评价方法分为主观评价和客观评价。

2.空间域内的图像增强

（1）显示灰度直方图

 可以使用imhist()方法获取灰度图像的直方图，使用方法如下：

imhist(I)：该函数绘制灰度图像I的直方图

imhist(I,n): 该函数指定灰度级的数目为n，n的默认值为256

imhist(X,map): 该函数绘制索引图像X的直方图

[counts,x]=imhist(...): 该函数返回直方图的数据，使用stem(x,counts)可以绘制直方图

代码（获取灰度图像的直方图）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/1(1).tif');
figure;
subplot(121),imshow(uint8(I));
subplot(122),imhist(I);

运行结果：

 （2）图像灰度值调整

在matlab中提供imadjust()方法对图像灰度值进行调整，调用方法如下：

J=imadjust(I)：该函数对图像I 进行灰度调整

J=imadjust(I,[low_in;high_in],[low_out;high_out])：该函数中[low_in;high_in]为原图像中要变换的灰度范围，[low_out;high_out]为变换后的灰度范围

J=imadjust(I,[low_in;high_in],[low_out;high_out],gamma)：该函数中的gamma是映射的方式，默认值为1，即线性映射。当gamma不等于1时为非线性映射。

RGB2=imadjust(RGB1,... )：该函数对彩色图像的RGB1进行调整

代码（调整图像灰度值）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/1(1).tif');
J=imadjust(I,[0.2;0.5],[0;1]);
figure;
subplot(121),imshow(uint8(I));
subplot(122),imshow(uint8(J));

运行结果：

 代码（调整灰度图像亮度）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/1(1).tif');
J=imadjust(I,[0.2;0.5],[0;1],0.4);
K=imadjust(I,[0.1;0.5],[0;1], 4);
figure;
subplot(121),imshow(uint8(J));
subplot(122),imshow(uint8(K));

运行结果：

 代码（对彩色图像进行增强）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/4.jpg');
J=imadjust(I,[0.2 0.3 0;0.6 0.7 1],[]);
figure;
subplot(121),imshow(uint8(I));
subplot(122),imshow(uint8(J));

运行结果：

 （3）图像亮度调节

在matlab中还可以通过函数brighten()改变灰度图像的亮度，调用方法如下：

brighten(beta)：该函数改变图像的亮度，如果beta大于0小于1，则图像变亮；如果beta小于0大于-1，则图像变暗。

brighten(h,beta)：该函数对句柄为h的图像进行操作

代码（调整灰度图像的亮度）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/1(1).tif');
figure,imshow(I);brighten(0.6);%图像变亮
figure,imshow(I);brighten(-0.6)%图像变暗

运行结果：

 代码（通过函数stretchlim()和函数imadjust()进行图像增强）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/1(1).tif');
M=stretchlim(I);
J=imadjust(I,M,[]);
figure,imshow(uint8(I));
figure,imshow(uint8(J));

（在程序中，通过函数stretchlim()获取最佳的输入区间，然后通过函数imadjust()调整灰度，最后达到灰度图像增强的效果）

运行结果：

 （4）灰度图像的反转变换

使用方法imcomplement()进行灰度图像的反转变换。

代码（灰度图像的反转变换）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/1(1).tif');
J=imcomplement(I)
figure,imshow(uint8(I));
figure,imshow(uint8(J));

运行结果：

 3.直方图增强

（1）RGB彩色图像的颜色直方图

使用matlab提供的imhist方法。

代码（计算RGB彩色图像的颜色直方图）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/4.jpg');
figure;
subplot(141);imshow(uint8(I));
subplot(142);imhist(I(:,:,1));
title('R');
subplot(143);imhist(I(:,:,2));
title('G');
subplot(144);imhist(I(:,:,3));
title('B');

运行结果：

 （2）直方图均衡化

在matlab图像处理工具箱中提供了函数histeq()进行直方图均衡化处理，其具体调用方法如下：

J=histeq(I,n)：该函数中I为输入的原图像，J为直方图均衡化得到的图像，n为均衡化后的灰度级数，默认值为64

代码（直方图均衡化处理）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/1(1).tif');
J=histeq(I);
figure;
subplot(121);imshow(uint8(I));
subplot(122);imshow(uint8(J));
figure;
subplot(121);imhist(I,64);
subplot(122);imhist(J,64);

运行结果：

 

 （3）直方图规定化

J=histeq(I,hgram)：该函数中hgram是一个整数向量，表示用户希望的直方图形状。

代码（对图像进行直方图规定化）：

close all;clear all;clc;
I=imread('D:/resource_photo/1(1).tif');
hgram=ones(1,256);
J=histeq(I,hgram);
figure;
subplot(121);imshow(uint8(J));
subplot(122);imhist(J);

运行结果：