一种改进的彩色图像USM锐化方法

技术领域

    本发明涉及一种彩色图像的计算机处理方法，具体涉及一种对传统的USM处理技术改进的方法。

背景技术

人类传递的信息有 70 %须通过视觉，图像是传递信息的重要媒体和手段。由于动态范围的限制、光照的影响、图像显示设备等原因，图像在获取过程中质量会下降，使得原来图像中的很多信息不能为人眼所识别，这就需要利用图像增强技术，使这些信息便于人眼识别。

图像锐化是图像增强中的一种，是利用各种数学方法和变换手段来提高图像的对比度和清晰度，以突出人或其他接收系统感兴趣的部分。USM锐化（Unsharp masking）是源于传统照相技术的一种处理方法，通过提取图像的边缘信息，在图像轮廓处产生更黑和更白的“边饰”，从而提高图像的目视清晰度。为了提高图像清晰度，通常采用的是虚光蒙版的方法，即是在制作图像前，先有意识地得到一个比原图像更模糊的负相，然后把这个模糊的图像作为蒙版与原稿图片蒙合拍照，结果是使得到的图像比不使用蒙版更加清晰。在一原理也被用在现代计算机图像处理技术中。对于离散的数字图像，典型的USM方法可归纳为如下算式：

                                                              (1)

式中为原始图像，是模糊的图像，是将原始图像进行平滑处理后得到的图像。从式(1)来看，处理后的像素值由两个部分构成，第一项是原始图像，第二项称为边缘增益项，是以原图像为源提取到并增强了的轮廓信息。以上是对于灰度图像的处理方法。对于彩色图像，通常的锐化方法是把图像的每一个颜色通道作为一幅灰度图来处理，以RGB图像为例， 处理方法式(2)所示：

                                                                    （2）

用这种传统的方法进行图像锐化时，处理后每个颜色通道的图像都由通道的原始图像叠加一个边缘增益组成，该边缘增益是从本通道的图像中提取的。

上述常规的图像锐化方法对每一个颜色通道都用相同的方法进行处理，虽然能达到使图像清晰的目的，但对某些图像却不能起到很好的锐化效果，如对于以某一色调为主的图像，或以图像的局部为处理的重点时。这些图像的各个颜色通道层次反差会出现不平衡的情形，往往是某一个通道层次反差较大，而其余通道则表现得层次较为平坦。层次变化多的通道其图像细节更多, 边缘反差也更大，从中提取的边缘数量更多；而对于级差变化小的通道，从中获取的边缘数量则很少。对此类图像如果按常规USM锐化方法进行处理，会使层次变化小的通道的边缘增强很微弱，导致彩色图像的锐化效果不够理想。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种使彩色图像清晰程度更高的改进的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种改进的彩色图像USM锐化方法，该方法将彩色图像的每个颜色通道的原始图像叠加一个边缘增益组成锐化后该颜色通道的图像；每个边缘增益均取自彩色图像中或作为彩色图像处理重点的局部中层次最丰富的颜色通道的图像。

上述USM锐化方法的算式如下：

                                                                    （3）

式（3）中，为单个颜色通道的原始图像，为锐化后该颜色通道的图像，为所述彩色图像中或作为所述彩色图像处理重点的局部中层次最丰富的颜色通道的原始图像，为对该层次最丰富的颜色通道进行模糊处理后的图像，为该层次最丰富的颜色通道的边缘增益项。

其中，彩色图像为采用RGB色彩模式或CMYK色彩模式的彩色图像。

本发明相比现有技术具有以下优点：通过将层次最丰富的颜色通道的边缘增益叠加到每个通道中，使得层次较平坦的通道的边缘增益都取自于另外一个反差更大的通道，因此能获得更大的边缘增强，而该反差更大的通道的边缘增强也能与采用现有USM锐化方法增强后持平，由此合成的彩色图像轮廓反差更大，更为清晰。

附图说明

    图1为某RGB图像的各通道灰度图，其中，R1为R通道灰度图，G1为G通道灰度图，B1为B通道灰度图；

图2为图1中各通道提取边缘后的图像，其中，R2为R通道提取的边缘图，G2为G通道提取的边缘图，B2为B通道提取的边缘图；

图3为采用传统USM锐化方法和本发明USM锐化方法处理图1中RGM图像后的对比图，其中，a为传统USM锐化方法处理后的图像，b为本发明USM锐化方法处理后的图像；

图4为某CMYK图像的C、M、Y通道图像，其中，C1为C通道灰度图，M1为M通道灰度图，Y1为Y通道灰度图；

图5为图4中各通道提取边缘的图像，其中，C2为C通道提取的边缘图，M2为M通道提取的边缘图，Y2为Y通道提取的边缘图；

图6为采用传统USM锐化方法和本发明USM锐化方法处理图4中CMYK图像后的对比图，其中，c为传统USM锐化方法处理后的图像，d为本发明USM锐化方法处理后的图像。

具体实施方式

    下面结合附图对本发明改进的彩色图像USM锐化方法进行详细说明。

实施例一

以图1所示的RGB图像为例，在Matlab中对其进行锐化处理。由图2可以看出该RGB图像中G通道图像层次变化明显，从中提取的边缘最多。将取自G通道图像的边缘增益项作为R、G、B三个通道的边缘增益项，采用下式进行处理：

                                                                        （4）

 式（4）中，A取自层次最丰富的通道，为G通道。

同时采用式（2）的传统锐化方法，两种方法中使用相同的平滑模板，相同的增益系数对图像进行处理。

由图3可以看出，采用该方法处理后的图像对比采用传统锐化方法处理后的图像，图像的清晰度更高。

实施例二                                                                                    

以图4所示的CMYK图像为例，以水果为处理重点，在Matlab中对其进行锐化处理。由图5可以看出在图像的水果部分M通道图像边缘最多。将取自M通道图像的边缘增益项作为C、M、Y三个通道的边缘增益项，采用式（3）进行处理。

同时采用式（1）的传统锐化方法，两种方法中使用相同的平滑模板，相同的增益系数对图像进行处理。

由图6可以看出，采用该方法处理后的图像对比采用传统锐化方法处理后的图像，图像的清晰度更高。