8、MATLAB 图像、音频和视频处理基础：图像增强与处理技巧

MATLAB 图像、音频和视频处理基础：图像增强与处理技巧

1. 对比度调整

图像增强旨在利用数学算法操纵图像的像素值，以提升图像质量。其技术大致可分为基于像素和基于内核两类，这里先探讨基于像素的技术。

1.1 伽马调整

基于像素的技术主要运用伽马调整，借助名为伽马曲线的非线性输入 - 输出传递函数来改变图像的像素值。若用 (r) 表示图像的原始灰度级（输入级别），(s) 表示应用传递函数 (T) 后的修改灰度级（输出级别），则转换关系为 (s = T(r))。对于伽马调整，传递函数呈幂曲线形式，即 (s = c \cdot r^{\gamma})，其中 (c) 为常数，(\gamma) 指数决定输出随输入的变化情况。

• 当 (\gamma < 1) 时，较窄范围的输入值会映射到较宽范围的输出值，多数输入值会映射到高于 (\gamma = 1) 线的输出值，使图像变亮。
• 当 (\gamma > 1) 时，较宽范围的输入值会映射到较窄范围的输出值，多数输入值会映射到低于 (\gamma = 1) 线的输出值，使图像变暗。

1.2 对比度拉伸与阈值处理

在某些情况下，会将两种伽马范围组合成一个 S 形曲线，以扩展较低和较高的灰度级。分段版本的组合曲线常用于将小范围输入值 (r_1) 到 (r_2) 的强度拉伸到更宽的输出值 (s_1) 到 (s_2)，同时保持 (r_1) 以下和 (r_2) 以上的值不变，这种功能称为对比度拉伸，可增加图像的对比度。对比度拉伸的一种变体是将 (r_1) 以下的值强制设为 0，(r_2) 以上的值设为 255。若 (r_1