【正文】 圖 原始灰度圖像和它的灰度直方圖27 圖 經(jīng)過線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖 圖 經(jīng)過非線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖28 圖 經(jīng)過改進(jìn)型算法增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖第二幅 圖 原始灰度圖像和它的灰度直方圖29 圖 經(jīng)過線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖 圖 經(jīng)過非線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖30 圖 經(jīng)過改進(jìn)型算法增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖第三幅 圖 原始灰度圖像和它的灰度直方圖31 圖 經(jīng)過線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖 圖 經(jīng)過非線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖32 圖 經(jīng)過改進(jìn)型算法增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖第四幅 圖 原始灰度圖像和它的灰度直方圖33 圖 經(jīng)過線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖 圖 經(jīng)過非線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖34 圖 經(jīng)過改進(jìn)型算法增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖第五幅 圖 原始灰度圖像和它的灰度直方圖35 圖 經(jīng)過線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖 圖 經(jīng)過非線性化增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖36 圖 經(jīng)過改進(jìn)型算法增強(qiáng)之后的圖像以及它的灰度直方圖 基于 MATLAB 降質(zhì)圖像的處理結(jié)果的分析圖像質(zhì)量的含義主要包括兩個方面：圖像的逼真度和圖像的可懂度。經(jīng)典 MSR 算法在處理圖像時，雖然通過結(jié)合多個高斯環(huán)繞尺度提取反射分量來減弱高對比度邊緣的暈環(huán)效應(yīng)，但對 Retinex 輸出的所有像素采用常數(shù)增益，導(dǎo)致圖像平滑區(qū)域和高對比度邊緣過增強(qiáng)，即在平滑區(qū)域噪聲明顯放大，高對比度邊緣出現(xiàn)暈環(huán)。針對該問題，提出改進(jìn) MSR 算法，對 Retinex 輸出采用自適應(yīng)空間變化增益，平滑區(qū)域和高對比度邊緣增益小，細(xì)節(jié)區(qū)域增益大，并且小尺度 Retinex 輸出不同區(qū)域增益差大，而大尺度 Retinex 輸出不同區(qū)域增益差小，從而使圖像細(xì)節(jié)更清晰，同時場景輪廓和顏色呈現(xiàn)更自然。 場景點(diǎn)的深度與大氣散射系數(shù)的獲?。杭囱刂鴪D像中深度增加的方向選擇一個景物25消失的近似位置，稱為消失點(diǎn)，場景點(diǎn)的深度與它們在圖像上對應(yīng)的像點(diǎn)到消失點(diǎn)的距離成反比。由于霧對光線有較強(qiáng)的散射作用，所以天空區(qū)域的灰度值比較高，雖然對整個天空區(qū)域灰度值不是恒定的常值，但是其灰度都在一定的變化范圍之內(nèi)。其特點(diǎn)是需要已知場景深度或大氣條件等先驗信息作為復(fù)原的前提。 而基于全局圖像質(zhì)量評價的自適應(yīng)加權(quán)融合彌補(bǔ)了等比例融合的不足，某一層增強(qiáng)的效果較好，該層則會獲得較大的權(quán)值，這對于增強(qiáng)的最終結(jié)果是比較有利的，但質(zhì)量評價僅從全局角度出發(fā)，忽略圖像局部特征，局部細(xì)節(jié)表現(xiàn)方面有待提高。 對多層 POSHE 處理結(jié)果常見的融合方式有: 等比例融合，基于全局圖像質(zhì)量評價的自適應(yīng)加權(quán)融合。 表示區(qū)域 e 內(nèi)的)(xkrT ekr灰度值為 k 的像素。 利用移動模板對各局部區(qū)域作 POSHE 處理，一定程度增強(qiáng)圖像對比度，但沒有解決 POSHE 算法存在的塊效應(yīng)和過增強(qiáng)問題。受霧干擾模糊圖像的區(qū)別在于:前者的高頻成分多于后者,即由于霧對場景的疊加覆蓋作用,圖像的高頻能量減少,向低頻方向集中,表現(xiàn)為圖像的視覺感受模糊不清晰,這種現(xiàn)象隨著霧濃度和場景深度的增加而嚴(yán)重,因此,不易在頻域上利用閉值來實現(xiàn)霧的去除,然而,從另一個方面,我們可以通過增強(qiáng)邊緣效應(yīng)23達(dá)到一定的霧降質(zhì)圖像增強(qiáng)目的。(3)從對比同場景圖像的直方圖上可以看出,隨著場景中霧況的加重,降質(zhì)圖像灰度級趨于灰度均值,直方圖的動態(tài)范圍較小,圖像方差減少,對應(yīng)圖像上的細(xì)節(jié)信息減少。(2)圖像灰度級的動態(tài)范圍。再次,霧濃度較大時,成像光線可能在發(fā)生單次散射作用后,又被其他的粒子散射,而發(fā)生多散射現(xiàn)象,也會導(dǎo)致圖像的模糊這些作用共同導(dǎo)致了圖像質(zhì)量的下降,造成圖像中有效信息不充分，邊緣輪廓出現(xiàn)了嚴(yán)重的模糊現(xiàn)象(2)圖像本身具有模糊性 圖像本質(zhì)上具有模糊性,有三個方面的原因：一方面圖像從三維空間到二維平面的映射投影過程中,丟失了大量的有用信息。 設(shè)觀察的目標(biāo)點(diǎn) p 在晴天下場景輻射度為 E0,在相同的深度下背景在晴天下的場景平均輻射度設(shè)為 0E,在霧天下目標(biāo)點(diǎn) p 的觀測場景輻射度設(shè)為 Ed,同深度下的背景在霧天下的場景平均輻射度我們設(shè)為為 d,由單色大氣散射原理，我們可以整理得如下的關(guān)系 ()ddeEE?????)()( 0設(shè)目標(biāo)晴天下與周圍同深度背景的對比度為 c0,設(shè)在霧天下與背景的對比度為 q,由對比度的定義可以得到： ()00EC?? ()dd綜合以上推理結(jié)果，可得到以下的結(jié)論21 ()ddCE????e0其中 0E與 d是兩個常數(shù),所以上式表示的意義是：大氣懸浮粒子的散射作用導(dǎo)致圖像對比度隨深度增加呈現(xiàn)出指數(shù)級的衰減規(guī)律。線性化處理的數(shù)學(xué)圖像模型如下： 圖 灰度范圍線性變換關(guān)系 圖 線性變換關(guān)系全域線性變換數(shù)學(xué)模型 設(shè)原始圖像中所有像素灰度的最小值和最大值分別為 f1（ 0）和 f2（ 255）設(shè)結(jié)果圖像中所有像素灰度的最小值和最大值分別為 g1（≥0）和 g2（≤255）線性變換表示公式： ()cayxfabcdyxg ?????]),([)]/()[(),(若大部分像素的灰階分布在[a, b]，小部分灰度級超出了此區(qū)域，為了改善增強(qiáng)效果，19可以用如下所示的變換關(guān)系： ()???? ?????? fMyxfbd bacayxfabc afyxg ),(]),([ ),(0),(分段線性變換數(shù)學(xué)模型： ()???? ????? ??? ffg MyxfbdyxfcMd baayxabc affyxg ),(]),([)]/()[(,[ ),(0)(/(),( 圖 分段線性變換函數(shù)圖像非線性化處理的數(shù)學(xué)圖像模型如下：當(dāng)用某些非線性函數(shù)，如平方，對數(shù)，指數(shù)函數(shù)等作為映射函數(shù)時，可實現(xiàn)圖像灰度的非線性變換。F(t)一般是實函數(shù)，而 F(u)是一個復(fù)數(shù)，由實部和虛部組成。傅里葉變換實際上是將信號 F(t)與一組不同頻率的復(fù)正弦作內(nèi)積，這一組復(fù)正弦是變換的基向量，傅里葉系數(shù)或傅里葉變換時 F(t)在這一組基向量上的投影。為了有效和快速地對圖像進(jìn)行處理和分析，常常需要將原定義在圖像空間的圖像以某種形式轉(zhuǎn)換到另一些空間，并利用在這些空間的特有性質(zhì)更方便地進(jìn)行一些處理，最后再變換回圖像空間以得到所需的效果。圖像增強(qiáng)技術(shù)包括：擴(kuò)展對比度，增強(qiáng)圖像中對象的邊緣，消除或者抑制噪聲或保留圖像中感興趣的某些特性而抑制另一些特性等。其特點(diǎn)是先將圖像進(jìn)行變換，在空間域?qū)D像進(jìn)行傅里葉變換到頻率域，然后在頻率域內(nèi)對圖像進(jìn)行低通或高通頻率域濾波處理。在實用中，針對某個應(yīng)用場合的具體圖像，可同時選擇幾種設(shè)當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)算法進(jìn)行試驗，從中選擇出視覺效果比較好，計算復(fù)雜性相對小，又合乎應(yīng)用要求的一種算法。 圖像增強(qiáng)的基本原理和方法圖像增強(qiáng)與感興趣物體的特性，觀察者的習(xí)慣和處理目的相關(guān)，因此，圖像增強(qiáng)算法應(yīng)用是有針對性的，并不存在通用的增強(qiáng)算法。圖像的復(fù)原就是根據(jù)實現(xiàn)建立起來的系統(tǒng)退化模型，將降質(zhì)了的圖像以最大的保真度恢復(fù)成真實的景象。數(shù)字圖像像素具有整數(shù)坐標(biāo)和整數(shù)灰度值。自然圖像是連續(xù)的，或者說，在采用數(shù)字化表示和數(shù)字計算機(jī)存儲處理之前，圖像是連續(xù)的，這時的圖像稱為模擬圖像或者連續(xù)圖像。圖 幾何排列工具幾何排列工具(Alignment Tool)：可以通過選擇工具欄中的排列工具圖標(biāo)打開排列工具窗口，用于調(diào)節(jié)各控件對象的水平、垂直位置和相互之間相對關(guān)系 [14]。（1）打開屬性編輯器(Opening Property Inspector)：三種方法：1. 從 View 菜單中選擇 Property Inspector 菜單項；2. 用工具欄上的圖標(biāo)打開；3. 在按鼠標(biāo)右鍵彈出的Property Inspector 菜單中選擇菜單項。（3）.控件回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行：Button Down F：按鈕按下時的處理函數(shù)；Busy Action：處理回調(diào)函數(shù)的中斷。屬性由兩部分組成：屬性名和屬性值，它們必須是成對出現(xiàn)的：按鈕(Push Buttons)：執(zhí)行某種預(yù)定的單功能或操作；雙位開關(guān)按鈕(Toggle Button)：產(chǎn)生一個動作并指示一個二進(jìn)制狀態(tài)（開或關(guān)） ，當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊它時按鈕將下陷，并執(zhí)行 callback（回調(diào)函數(shù)）中指定的內(nèi)容，再次點(diǎn)擊，按鈕復(fù)原，并再次執(zhí)行 callback 中的內(nèi)容； 復(fù)選框(Check Boxes)：單個的復(fù)選框用來在兩種狀態(tài)之間切換，多個復(fù)選框組成一個復(fù)選框組時，可使用戶在一組狀態(tài)中作組合式的選擇，或稱為多選項；單選框(Radio Button)：單個的單選框用來切換，多個單選框組成一個單選框組時，用戶只能在一組狀態(tài)中選擇單一的狀態(tài)，或稱為單選項；靜態(tài)文本框(Static Texts) ：用于顯示說明文字；文本編輯器(Editable Texts)：用來使用鍵盤輸入字符串的值，可以對編輯框中的內(nèi)容進(jìn)行編輯、刪除和替換等操作；坐標(biāo)軸(Axes)：用于顯示圖形和圖像。（3）編寫用戶界面、系統(tǒng)主界面回調(diào)函數(shù)下的程序。通過圖形界面中的控件操作來完成圖形界面的具體操作功能，這些操作是通過函數(shù)，把函數(shù)代碼放在一個自定義的 M 文件中，而在“callback”中只寫上其文件名。界面設(shè)計完成后，只是一些靜態(tài)的畫面而已，沒有什么內(nèi)涵，還不能用于實驗操作，要想達(dá)到實驗?zāi)康模仨毥柚诤瘮?shù)調(diào)用。啟動 MATLAB 后在程序所在文件夾下新建一個 GUI，點(diǎn)擊OK 就可以進(jìn)入系統(tǒng)主界面。MATLAB 的一個重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。新版本的 MATLAB 對整個圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等） ，MATLAB 同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等 [7]。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。使之更利于非計算機(jī)專5業(yè)的科技人員使用。而且新版本的MATLAB 提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。MATLAB 有以下特點(diǎn)：（1）良好的工作平臺和編程環(huán)境 MATLAB 由一系列工具組成。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。利用龐大的存儲單元，可以存儲一幀或數(shù)幀圖像信號，實現(xiàn)二維甚至多維信號的處理，包括二維或多維濾波、二維及多維譜分析等 [3]。（6）可獲得高性能指標(biāo)。尤其是對于低頻信號，例如地震波分析，需要過濾幾赫茲到幾十赫茲信號，用模擬網(wǎng)絡(luò)處理時，電感器、電容器的數(shù)值、體積和重量都非常大，性能亦不能達(dá)到要求、而數(shù)字信號處理系統(tǒng)在這個頻率處卻非常優(yōu)越。因為數(shù)字系統(tǒng)只有兩個信號電平“0” 、 “l(fā)”，因而受周圍環(huán)境31?溫度以及噪聲的影響較小，而模擬系統(tǒng)，各元器件都有一定的溫度系數(shù)，且電平是連續(xù)變化的，易受溫度、噪聲、電磁感應(yīng)等的影響。模擬網(wǎng)絡(luò)的精度由元器件決定，模擬元器件的精度很難達(dá)到 以310?上，而數(shù)字系統(tǒng)只要 14 位字長就可達(dá)到 的精度。如遙感圖像處理計算機(jī)的選擇主要依據(jù)待處理數(shù)據(jù)的規(guī)模和待處理完成任務(wù)的繁難程度而定的，如果需處理的數(shù)據(jù)量較為龐大，處理的實時性要求很高，應(yīng)選擇大型機(jī)或者巨型機(jī)。輸出設(shè)備包括打印機(jī)，繪圖儀，顯示器等。3