论文学习:Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization

这篇博客探讨了图像处理中的对比度增强技术,从直方图均衡(HE)开始,介绍了HE的问题,如底噪增加。接着,讨论了自适应直方图均衡(AHE)和对比度有限的自适应直方图均衡(CLAHE),并展示了CLAHE如何通过限制直方图的斜率来抑制底噪,同时提升图像局部对比度。MATLAB的adapthisteq函数被用来实现CLAHE算法,并给出了实例效果。

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一、背景

1、对比度和直方图均衡HE

“对比度contrast ratio”这一概念,类似于“动态范围dynamic range”,衡量的是图像中亮区与暗区的比例。

对比度实际上没有统一的测量标准,参见:维基百科 contrast ratio

但我们知道,对比度是影响图像视觉效果的重要因素。

对比度小的图像,其色彩层次少,看起来要么太亮,要么太暗。如下图(太暗):



Figure: Cloudy Night View

实际上摄影师是为了追求这种效果啦,但我们还是拿来做一个demo。

利用MATLAB内置的histeq函数,可以得到对比度增强的图片:

img=imread('Cloudy Night View.jpg');
rimg=img(:,:,1);
gimg=img(:,:,2);
bimg=img(:,:,3);
resultr=histeq(rimg);
resultg=histeq(gimg);
resultb=histeq(bimg);
result=cat(3,resultr,resultg,resultb);
imwrite(result,'result.jpg')



Figure: Cloudy Night View after HE

图像清晰了太多有没有!!!很多隐藏的细节都被挖掘出来了。

当然,这个结果有些色彩失真。我们尝试在Lab color space上进行,据说是最接近人眼特性的色彩空间:

cform2lab = makecform('srgb2lab');
imgLAB = applycform(img, cform2lab);
L = imgLAB(:,:,1); 
imgLAB(:,:,1) = histeq(L);
cform2srgb = makecform('lab2srgb');
result2 = applycform(imgLAB, cform2srgb); 
imwrite(result2,'result2.jpg')



Figure: Cloudy Night View after HE in Lab space

可以看到,色彩失真有所改善。

直方图均衡的本质是灰度值映射。而映射函数可以由分布曲线(累积直方图)得到:

DB=DmaxA0i
CLAHE(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization)是一种图像增强技术,主要用于改善图像的对比度并减少噪声放大问题。关于CLAHE的具体理论和技术细节,在引用材料中有提及[^1],并且有一篇专门针对CLAHE的论文被提到过[^5]。 为了找到CLAHE相关论文的原文下载链接,可以尝试以下方法: ### 1. 使用学术搜索引擎 可以通过Google Scholar、Semantic Scholar 或 Microsoft Academic 等平台输入关键词 “Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization” 进行检索。通常这些平台上会提供免费预印本或者付费购买选项。 #### 示例查询方式: ```plaintext "Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization" site:scholar.google.com ``` ### 2. 查找具体作者或期刊名称 如果知道具体的论文作者或发表期刊,则可以直接访问对应出版商网站获取文章全文。例如 IEEE Xplore Digital Library 和 SpringerLink 是常见的高质量资源数据库。 ### 3. 利用开放存取资源 部分研究者会选择将其研究成果上传至 arXiv.org 上作为公开版本发布。因此可以在该站点内寻找是否有相似主题的文章存在。 以下是基于Python实现的一个简单脚本来帮助自动化搜索过程: ```python import requests def search_clahe_papers(keyword="Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization"): base_url = f"https://api.semanticscholar.org/graph/v1/paper/search?query={keyword}&fields=title,url" response = requests.get(base_url).json() papers = [] if 'data' in response: for paper_info in response['data']: title = paper_info.get('title', '') url = paper_info.get('url', '') if any(word.lower() in title.lower() for word in keyword.split()): papers.append((title, url)) return papers if __name__ == "__main__": results = search_clahe_papers() print("Found Papers:") for idx, (paper_title, link) in enumerate(results[:5], start=1): print(f"{idx}. {paper_title}\n Link: {link}") ``` 此代码片段利用 Semantic Scholar API 来爬取与给定关键字匹配的相关文献列表,并打印前五个结果及其URL地址。
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