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.