[发明专利]一种高灰阶焊缝底片图像增强显示方法

说明书

本发明公开了一种高灰阶焊缝底片图像增强显示方法，主要解决高位灰阶低对比度焊缝图像的自适应显示增强。其实现步骤是：首先，输入12位无损高灰阶低对比度图像数据；其次，构造基于对数映射的低对比度映射函数并生成曝光增强图像；然后，将基于对数映射的低对比度映射函数与高位直方图动态裁剪技术结合，构造新的映射函数并生成自适应动态裁剪曝光增强图像；最后，将曝光增强图像和动态裁剪曝光增强图像进行曝光融合处理，输出增强后的16位高灰阶图像。本发明能够有效地提高图像中有用信息视觉观感，识别度高，广泛应用于缺陷检测、图像特征提取等领域。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种高灰阶焊缝底片图像增强显示方法。

背景技术

对焊缝底片图像进行处理是焊缝缺陷检测的常用方法，通常使用高分辨率工业相机将焊缝底片图像数字化。但数字化过程中往往会因相机曝光参数、增益调节不佳造成图像偏暗、模糊等问题，会对最终的检测结果造成影响。而焊缝底片图像本身黑度较大、对比度较低，也增加了焊缝底片图像的评片难度。

图像增强是图像处理过程中的重要手段，能够帮助评片人员获取图像中的重要信息。传统的图像增强方法需要手动调节参数，比较依赖评片人员的工作经验，不能做到对任意图像进行自适应增强，会给评片人员带来极高的工作量。黄立东等提出的基于多尺度相对梯度直方图均衡化的图像增强算法具有较好提升亮度的效果，但仅限于8位图像，且不能做到很好的自适应效果。颜微等提出的基于改进的直方图均衡化低照度图像增强算法能够很大程度的保持图像信息，提升图像亮度，但处理对比度较低的低照度图像时效果较差，局限性较大。

发明内容

本发明要提供一种基于对数映射和直方图动态裁剪的自适应灰度映射的图像增强方法，以解决焊缝底片图像灰度动态范围较大、信噪比较小、对比度较低等问题，满足人们对图像增强的需求。

本发明提供了一种高灰阶焊缝底片图像增强显示方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、基于对数映射的自适应曝光增强；

步骤二、自适应高灰阶直方图动态裁剪：将基于对数映射的低对比度映射函数与直方图动态裁剪技术结合，构造新的映射函数并生成动态裁剪图像；

步骤三、曝光融合：将曝光增强图像和动态裁剪图像进行曝光融合处理，输出增强后的16位高灰阶图像。

上述步骤一中，构造基于对数映射的低对比度映射函数为

其中，α(x)表示模拟增益，b(x)表示模拟曝光时间，t(x)表示对数映射更新参数，cf表示引入的动态裁剪更新因子，超参数取值范围设置为：0.3＜cf＜0.5。

上述步骤二中，具体步骤如下：

2.1：引入动态裁剪更新因子处理高位直方图，得到图像直方图统计集合；

2.2：按等式将直方图统计集合的积分作为累积统计分布；2.3：将基于对数映射的低对比度映射函数与直方图裁剪技术结合，构造新的映射函数为

其中，α(x)表示模拟增益，b(x)表示模拟曝光时间，t(roi)表示更新的对数映射参数。

上述步骤三中，使用的曝光融合算法为

I₁₆(x)＝ω·I_Log(x)+(1-ω)·I_hist(x)

其中，I_Log表示基于对数映射的自适应曝光增强输出图像矩阵，I_hist表示自适应高灰阶直方图动态裁剪输出图像矩阵，ω表示融合权重系数，取值范围为0.3＜ω＜0.7。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：