图像增强算法总结

最新推荐文章于 2025-10-26 14:04:59 发布

原创

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CC 4.0 BY-SA版权

需要图像增强的原因:

1 图像噪点过大，影响感观、影响计算机对图像特征的提取

2 图像因为光线环境等造成整体对比度不足或局部过暗、过曝。细节损失

3 图像白平衡系数未校准造成图像偏色

4 图像因采集时镜头失焦等问题造成的模糊

5 图像由于运动速度过快 (采集一帧时间内发生了剧烈运动)，形成运动模糊

6 图像因为 sensor 感光等问题造成色彩饱和度不足

7 图像分辨率太低，放大后的细节缺失

下面逐一介绍

一噪声抑制

形成噪声的原因很多，比如相机拍摄时曝光不够(夜间拍摄），或信号传输收到了干扰（如老的无线电视台信号），最终形成画面很多失真的黑白或彩色杂点。按噪声的分布分高斯噪声，椒盐（随机的白噪声）等。按噪声对画质的影响分为加性噪声，或乘性噪声等。现实远远比我举例的复杂。。

光线不足相机采集的噪声

老的无线电视机信号噪声

老胶卷电影中的噪点

为更好的处理噪声，我们先来人为的增加图像噪声

1.1 增加椒盐噪声

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

#define PI (3.141592653)

int HG_AddSaltNoise(unsigned  char *plane, int w, int h, int pitch , double pcnt)
{
    double      x;  
    uint8_t     *p_pix;
    int         skip;
    int         col , row;

    srandom(time(NULL));

    p_pix = plane;
    skip  = pitch - w;

    for(row = 0 ; row < h ; ++row , p_pix += skip){
        for(col = 0 ; col < w ; ++col , ++p_pix){
            x  = random() * 1.0f / RAND_MAX;
            if (x < pcnt / 2)
                *p_pix = 0;
            else if (x > (1 - pcnt / 2))
                *p_pix = 255;
        }   
    }   
    return 0;
}

1.2 增加高斯噪声

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

#define PI (3.141592653)
int HG_AddGuassianNoise(unsigned char *plane, int w, int h, int pitch , uint8_t u , double delta)
{
    /*
         Box-Muller transform to generate guassian distribution

         guassian(0 , 1):

         x1 = random(0 ~ 1)
         x2 = random(0 ~ 1)
                ______            __
         z1 = \/-2lnx1  * cos(2 * ||  * x2)
                ______            __
         z2 = \/-2lnx1  * sin(2 * ||  * x2)

         guassian(u ,delta) :
                ______            __
         z1 = \/-2lnx1  * cos(2 * ||  * x2) * delta + u
                ______            __
         z2 = \/-2lnx1  * sin(2 * ||  * x2) * delta + v
    */

    double      x1 , x2;
    uint8_t     *p_pix;
    int         skip;
    int         col , row;
    int16_t     val;

    srandom(time(NULL));

    p_pix = plane;
    skip  = pitch - w;

    for(row = 0 ; row < h ; ++row , p_pix += skip){
        for(col = 0 ; col < w ; ++col , ++p_pix){
            if (col % 2 == 0) {
                x1  = random() * 1.0f / RAND_MAX;
                x2  = random() * 1.0f / RAND_MAX;
                val = sqrt(-2 * log(x1)) * cos( 2 * PI * x2) * delta + u;
            }else {
                x1  = random() * 1.0f / RAND_MAX;
                x2  = random() * 1.0f / RAND_MAX;
                val = sqrt(-2 *