基于图像分割的图像增强系统及方法

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及基于图像分割的图像增强系统及方法。

背景技术

增强图像中的有用信息，它可以是一个失真的过程，其目的是要改善图像的视觉效果，针对给定图像的应用场合。

有目的地强调图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。

图像增强可分成两大类：频率域法和空间域法。

前者把图像看成一种二维信号，对其进行基于二维傅里叶变换的信号增强。采用低通滤波(即只让低频信号通过)法，可去掉图中的噪声；采用高通滤波法，则可增强边缘等高频信号，使模糊的图片变得清晰。

后者空间域法中具有代表性的算法有局部求平均值法和中值滤波(取局部邻域中的中间像素值)法等，它们可用于去除或减弱噪声。

现有技术中，专利号为CN201210195555.7A的专利公开了一种图像增强方法、图像增强装置和显示装置，所述图像增强方法包括：将原始图像从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间；保持色调分量不变，分别对亮度分量和饱和度分量进行增强处理，得到处理后的图像；将所述处理后的图像从HSI颜色空间转换到RGB颜色空间。本发明将图像从RGB颜色图像转换到HSI颜色空间下进行增强处理，可以避免产生颜色丢失的缺陷。

其增强方法虽然能够避免图像增强过程中产生的颜色丢失问题，但其对于图像增强的效率依然较低，依然是将图像转换到颜色空间进行操作。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供基于图像分割的图像增强系统及方法，将图像进行三值化后，将图像转换为信号，基于得到的信号进行图像增强，与现有的图像增强方式相比，对信号进行增强的方法效率更高，因为无须针对图像中的像素进行处理，同时，增强后的效果也更好，因为可以针对实际情况调整已知函数，使得更加适用于当前图像的增强。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于图像分割的图像增强系统，所述系统包括：图像三值化单元，配置用于将待处理图像按照设定的三个像素区间，进行图像三值化，得到三值化图像；图像分割单元，配置用于基于得到的三值化图像，按照设定的三个像素区间，将图像分割成若干大小不等的子图像，每个子图像只包含一个像素区间的像素值；图像信号转换单元，配置用于将一个已知函数与子图像进行卷积，得到卷积后的函数，将卷积后的函数作为一个源信号；增强单元，取得源信号，并将源信号转化成数字信号；将数字信号采用状态分解方法进行分解，取得多个本征模态函数，该多个本征模态函数表示由源信号转化的数字信号在不同频率的振幅随时间的变化；将取得的多个本征模态函数的振幅进行选择性放大；将选择性放大后的本征模态函数进行整合，得到整合后的重构信号；将整合后的重构信号转换为增强信号；图像还原单元，配置用于将增强信号作用于所述已知函数的反函数，得到增强后的三值化子图像，将所有三值化子图像基于设定的三个像素区间，进行图像拼接，生成增强后的图像。

进一步的，所述状态分解方法包括经验状态分解法，集合经验状态分解法，或者自适应性二进位遮罩经验状态分解法。

进一步的，还包括：对本征模态函数的振幅进行放大时，放大的频率与三值化图像中频率最高的像素出现的频率相等；放大倍数区间为：2～3.5。

进一步的，所述已知函数的表达式为：f＝cos(ωexp(1+arccos(p+S

进一步的，所述图像三值化单元得到三值化图像的方法执行以下步骤：将待处理图像分割为图像块并进行边缘检测，计算各图像块中对应的边缘像素点数；根据各图像块的边缘像素点数和设定的三个像素区间标记各图像块的三值化属性，三值化属性包括背景图像块和前景图像块；计算前景图像块的三值化信息，根据三值化信息筛选需要调整三值化阈值的前景图像块；所述三值化阈值即设定的三个像素区间的区间上限值和下限值；其中，所述三值化信息包括，三值化阈值、对比度和前景边缘比；对比度为前景图像块中小于等于三值化阈值的像素点的灰度均值与大于三值化阈值的像素点的灰度均值的差值；前景边缘比为前景图像块内对应的前景像素点数与边缘像素点数的比值；对需要调整三值化阈值的前景图像块进行三值化阈值调整；根据得到的三值化阈值将需要调整三值化阈值的前景图像块进行三值化，并对待处理图像中其余的各图像块进行三值化，从而得到待处理图像的三值图像。

基于图像分割的图像增强方法，所述方法执行以下步骤：步骤1：将待处理图像按照设定的三个像素区间，进行图像三值化，得到三值化图像；步骤2：基于得到的三值化图像，按照设定的三个像素区间，将图像分割成若干大小不等的子图像，每个子图像只包含一个像素区间的像素值；步骤3：将一个已知函数与子图像进行卷积，得到卷积后的函数，将卷积后的函数作为一个源信号；步骤4：取得源信号，并将源信号转化成数字信号；将数字信号采用状态分解方法进行分解，取得多个本征模态函数，该多个本征模态函数表示由源信号转化的数字信号在不同频率的振幅随时间的变化；将取得的多个本征模态函数的振幅进行选择性放大；将选择性放大后的本征模态函数进行整合，得到整合后的重构信号；将整合后的重构信号转换为增强信号；步骤5：将增强信号作用于所述已知函数的反函数，得到增强后的三值化子图像，将所有三值化子图像基于设定的三个像素区间，进行图像拼接，生成增强后的图像。

进一步的，所述状态分解方法包括经验状态分解法，集合经验状态分解法，或者自适应性二进位遮罩经验状态分解法。

进一步的，还包括：对本征模态函数的振幅进行放大时，放大的频率与三值化图像中频率最高的像素出现的频率相等；放大倍数区间为：2～3.5。

进一步的，所述已知函数的表达式为：f＝cos(ωexp(1+arccos(p+S

进一步的，所述得到三值化图像的方法执行以下步骤：将待处理图像分割为图像块并进行边缘检测，计算各图像块中对应的边缘像素点数；根据各图像块的边缘像素点数和设定的三个像素区间标记各图像块的三值化属性，三值化属性包括背景图像块和前景图像块；计算前景图像块的三值化信息，根据三值化信息筛选需要调整三值化阈值的前景图像块；所述三值化阈值即设定的三个像素区间的区间上限值和下限值；其中，所述三值化信息包括，三值化阈值、对比度和前景边缘比；对比度为前景图像块中小于等于三值化阈值的像素点的灰度均值与大于三值化阈值的像素点的灰度均值的差值；前景边缘比为前景图像块内对应的前景像素点数与边缘像素点数的比值；对需要调整三值化阈值的前景图像块进行三值化阈值调整；根据得到的三值化阈值将需要调整三值化阈值的前景图像块进行三值化，并对待处理图像中其余的各图像块进行三值化，从而得到待处理图像的三值图像。

本发明的基于数据特征提取的信用评价系统及方法，具有如下有益效果：本发明将图像进行三值化后，将图像转换为信号，基于得到的信号进行图像增强，与现有的图像增强方式相比，对信号进行增强的方法效率更高，因为无须针对图像中的像素进行处理，同时，增强后的效果也更好，因为可以针对实际情况调整已知函数，使得更加适用于当前图像的增强。主要通过以下过程实现：1.本发明图像的三值化：本发明通过图像的三值化，相较于图像二值化，可以获得像素差别更小的三值化图像，进而获得更多的子图像，使得后续进行图像增强获取的结果效果更好；2.将图像转换为信号，本发明将图像转换为信号，转换后的信号进行图像增强，图像增强的效率更高；本发明在进行信号转换时，将数字信号采用状态分解方法进行分解，取得多个本征模态函数，该多个本征模态函数表示由源信号转化的数字信号在不同频率的振幅随时间的变化，这样可以将图像像素本身之间的差异扩大化，使得后续进行图像增强后，增强效果更好；3.已知函数的构建，本发明针对图像转换为信号时，使用的已知函数为：f＝cos(ωexp(1+arccos(p+S

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于图像分割的图像增强系统的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于图像分割的图像增强方法的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，基于图像分割的图像增强系统，所述系统包括：图像三值化单元，配置用于将待处理图像按照设定的三个像素区间，进行图像三值化，得到三值化图像；图像分割单元，配置用于基于得到的三值化图像，按照设定的三个像素区间，将图像分割成若干大小不等的子图像，每个子图像只包含一个像素区间的像素值；图像信号转换单元，配置用于将一个已知函数与子图像进行卷积，得到卷积后的函数，将卷积后的函数作为一个源信号；增强单元，取得源信号，并将源信号转化成数字信号；将数字信号采用状态分解方法进行分解，取得多个本征模态函数，该多个本征模态函数表示由源信号转化的数字信号在不同频率的振幅随时间的变化；将取得的多个本征模态函数的振幅进行选择性放大；将选择性放大后的本征模态函数进行整合，得到整合后的重构信号；将整合后的重构信号转换为增强信号；图像还原单元，配置用于将增强信号作用于所述已知函数的反函数，得到增强后的三值化子图像，将所有三值化子图像基于设定的三个像素区间，进行图像拼接，生成增强后的图像。

采用上述技术方案，本发明将图像进行三值化后，将图像转换为信号，基于得到的信号进行图像增强，与现有的图像增强方式相比，对信号进行增强的方法效率更高，因为无须针对图像中的像素进行处理，同时，增强后的效果也更好，因为可以针对实际情况调整已知函数，使得更加适用于当前图像的增强。主要通过以下过程实现：1.本发明图像的三值化：本发明通过图像的三值化，相较于图像二值化，可以获得像素差别更小的三值化图像，进而获得更多的子图像，使得后续进行图像增强获取的结果效果更好；2.将图像转换为信号，本发明将图像转换为信号，转换后的信号进行图像增强，图像增强的效率更高；本发明在进行信号转换时，将数字信号采用状态分解方法进行分解，取得多个本征模态函数，该多个本征模态函数表示由源信号转化的数字信号在不同频率的振幅随时间的变化，这样可以将图像像素本身之间的差异扩大化，使得后续进行图像增强后，增强效果更好；3.已知函数的构建，本发明针对图像转换为信号时，使用的已知函数为：f＝cos(ωexp(1+arccos(p+S

实施例2

在上一实施例的基础上，所述状态分解方法包括经验状态分解法，集合经验状态分解法，或者自适应性二进位遮罩经验状态分解法。

具体的，影响图像质量清晰程度有很多因素，室外光照度不均匀会造成图像灰度过于集中；摄像头获得的图像经过数/模转换，线路传输时都会产生噪声污染，图像质量不可避免降低，轻者表现为图像伴有噪点，难于看清图像细节；重者图像模糊不清，连大概物体面貌轮廓都难以看清。因此，对图像进行分析处理之前，必须对图像进行改善，即增强图像。图像增强并不考虑图像质量下降的原因，只是将图像中感兴趣的重要特征有选择性的突出出来，同时衰减不需要的特征，目的就是提高图像的可懂度。

实施例3

在上一实施例的基础上，还包括：对本征模态函数的振幅进行放大时，放大的频率与三值化图像中频率最高的像素出现的频率相等；放大倍数区间为：2～3.5。

实施例4

在上一实施例的基础上，所述已知函数的表达式为：f＝cos(ωexp(1+arccos(p+S

具体的，图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。它是由图像处理到图像分析的关键步骤。现有的图像分割方法主要分以下几类：基于阈值的分割方法、基于区域的分割方法、基于边缘的分割方法以及基于特定理论的分割方法等。从数学角度来看，图像分割是将数字图像划分成互不相交的区域的过程。图像分割的过程也是一个标记过程，即把属于同一区域的像素赋予相同的编号。

实施例5

在上一实施例的基础上，所述图像三值化单元得到三值化图像的方法执行以下步骤：将待处理图像分割为图像块并进行边缘检测，计算各图像块中对应的边缘像素点数；根据各图像块的边缘像素点数和设定的三个像素区间标记各图像块的三值化属性，三值化属性包括背景图像块和前景图像块；计算前景图像块的三值化信息，根据三值化信息筛选需要调整三值化阈值的前景图像块；所述三值化阈值即设定的三个像素区间的区间上限值和下限值；其中，所述三值化信息包括，三值化阈值、对比度和前景边缘比；对比度为前景图像块中小于等于三值化阈值的像素点的灰度均值与大于三值化阈值的像素点的灰度均值的差值；前景边缘比为前景图像块内对应的前景像素点数与边缘像素点数的比值；对需要调整三值化阈值的前景图像块进行三值化阈值调整；根据得到的三值化阈值将需要调整三值化阈值的前景图像块进行三值化，并对待处理图像中其余的各图像块进行三值化，从而得到待处理图像的三值图像。

具体的，图像的二值化处理就是将图像上的点的灰度值为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果。即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，特别是在实用的图像处理中，以二值图像处理实现而构成的系统是很多的，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像，这样子有利于在对图像做进一步处理时，图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理变得简单，而且数据的处理和压缩量小。为了得到理想的二值图像，一般采用封闭、连通的边界定义不交叠的区域。所有灰度大于或等于阈值的像素被判定为属于特定物体，其灰度值为255表示，否则这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值为0，表示背景或者例外的物体区域。

图像的三值化则在二值化的基础上，进行图像多之花，获得更多的图像

实施例6

基于图像分割的图像增强方法，所述方法执行以下步骤：步骤1：将待处理图像按照设定的三个像素区间，进行图像三值化，得到三值化图像；步骤2：基于得到的三值化图像，按照设定的三个像素区间，将图像分割成若干大小不等的子图像，每个子图像只包含一个像素区间的像素值；步骤3：将一个已知函数与子图像进行卷积，得到卷积后的函数，将卷积后的函数作为一个源信号；步骤4：取得源信号，并将源信号转化成数字信号；将数字信号采用状态分解方法进行分解，取得多个本征模态函数，该多个本征模态函数表示由源信号转化的数字信号在不同频率的振幅随时间的变化；将取得的多个本征模态函数的振幅进行选择性放大；将选择性放大后的本征模态函数进行整合，得到整合后的重构信号；将整合后的重构信号转换为增强信号；步骤5：将增强信号作用于所述已知函数的反函数，得到增强后的三值化子图像，将所有三值化子图像基于设定的三个像素区间，进行图像拼接，生成增强后的图像。

具体的，采用上述技术方案，本发明将图像进行三值化后，将图像转换为信号，基于得到的信号进行图像增强，与现有的图像增强方式相比，对信号进行增强的方法效率更高，因为无须针对图像中的像素进行处理，同时，增强后的效果也更好，因为可以针对实际情况调整已知函数，使得更加适用于当前图像的增强。

实施例7

在上一实施例的基础上，所述状态分解方法包括经验状态分解法，集合经验状态分解法，或者自适应性二进位遮罩经验状态分解法。

具体的，本发明图像的三值化：本发明通过图像的三值化，相较于图像二值化，可以获得像素差别更小的三值化图像，进而获得更多的子图像，使得后续进行图像增强获取的结果效果更好。

实施例8

在上一实施例的基础上，还包括：对本征模态函数的振幅进行放大时，放大的频率与三值化图像中频率最高的像素出现的频率相等；放大倍数区间为：2～3.5。

实施例9

在上一实施例的基础上，所述已知函数的表达式为：f＝cos(ωexp(1+arccos(p+S

具体的，将图像转换为信号，本发明将图像转换为信号，转换后的信号进行图像增强，图像增强的效率更高；本发明在进行信号转换时，将数字信号采用状态分解方法进行分解，取得多个本征模态函数，该多个本征模态函数表示由源信号转化的数字信号在不同频率的振幅随时间的变化，这样可以将图像像素本身之间的差异扩大化，使得后续进行图像增强后，增强效果更好。

实施例10

在上一实施例的基础上，所述得到三值化图像的方法执行以下步骤：将待处理图像分割为图像块并进行边缘检测，计算各图像块中对应的边缘像素点数；根据各图像块的边缘像素点数和设定的三个像素区间标记各图像块的三值化属性，三值化属性包括背景图像块和前景图像块；计算前景图像块的三值化信息，根据三值化信息筛选需要调整三值化阈值的前景图像块；所述三值化阈值即设定的三个像素区间的区间上限值和下限值；其中，所述三值化信息包括，三值化阈值、对比度和前景边缘比；对比度为前景图像块中小于等于三值化阈值的像素点的灰度均值与大于三值化阈值的像素点的灰度均值的差值；前景边缘比为前景图像块内对应的前景像素点数与边缘像素点数的比值；对需要调整三值化阈值的前景图像块进行三值化阈值调整；根据得到的三值化阈值将需要调整三值化阈值的前景图像块进行三值化，并对待处理图像中其余的各图像块进行三值化，从而得到待处理图像的三值图像。

具体的，已知函数的构建，本发明针对图像转换为信号时，使用的已知函数为：f＝cos(ωexp(1+arccos（p+S

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元来完成，即将本发明实施例中的单元或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的单元可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元，以完成以上描述的全部或者单元功能。对于本发明实施例中涉及的单元、步骤的名称，仅仅是为了区分各个单元或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件单元、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“另一部分”等是配置用于区别类似的对象，而不是配置用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者单元/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者单元/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术标记作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非配置用于限定本发明的保护范围。