Использование среднеквадратического отклонения значений яркостей элементов окрестности в методах контрастирования изображений
Выше была рассмотрена известная трехэтапная технология повышения контрастности изображения. Однако она недостаточно учитывает адаптацию к локальным особенностям изображения. Для устранения этого недостатка предложено использовать адаптивное определение показателя степени в классе степенных функций нелинейного преобразования локальных контрастов изображения. Однако и в этом случае эффективность метода недостаточна. Для ее увеличения предлагается дополнительно оценивать локальные окрестности изображения с учетом среднеквадратических отклонений относительно яркости центрального элемента
и на том основании формировать функцию нелинейного преобразования локальных контрастов яркостей элементов изображения.
Определим величину показателя степени так:
![]() | (6) |
где - нормирующий коэффициент,
,
- среднеарифметическое значение яркости исходного изображения
![]() | (7) |
,
- размеры изображения (
,
),
- среднеквадратическое отклонение значений яркостей элементов изображения в скользящей окрестности
, которое определяется выражением
![]() | (8) |
Отметим, что при программной реализации предложенного метода учитывают случай, когда , задавая некоторое предельное минимальное значение
. То есть текущему среднеквадратическому отклонению значений яркостей элементов изображения
присваивают
в том случае, когда
.
Для выражения (8) характерным является то, что когда элементы изображения, которые попадают в скользящую окрестность , мало отличаются по значению от центрального элемента окрестности
, то это приводит к малым значениям среднеквадратического отклонения
. В результате получаем значительное уменьшение коэффициента
от
в выражении (6), что адекватно увеличению усиления контраста. Если же элементы изображения в скользящей окрестности
значительно отличаются от центрального элемента окрестности
, то это приводит к большим значениям среднеквадратического отклонения
. Поэтому значение степени
будет тем меньше отличаться от
, чем больше
и, соответственно, контраст
будет усиливаться меньше. Следует отметить, что параметр
должен удовлетворять условию
.
Отметим также, что значение нормирующего коэффициента нужно выбирать исходя из анализа значений
, придерживаясь того, что
. Выбор значения
существенно влияет на эффективность метода. Использование же глобального среднеарифметического значения яркости
позволяет адаптировать обобщенный алгоритм преобразования к конкретному изображению, поскольку значение
отображает уровень адаптации за яркостью зрительной системы человека при восприятии изображения. Следовательно, употребляя среднеквадратическое отклонение
в качестве количественной оценки гладкости изображения в скользящей окрестности
, получаем непосредственную зависимость степени
от
. Это позволяет в целом реализовать адаптивное усиление локальных контрастов при их степенных преобразованиях.