روش سریع و مؤثر بهسازی تصویر رنگی بر اساس منطق فازی و هیستوگرام

چکیده

کلید واژه ها

1.مقدمه

2. روش‌های افزایش تضاد

3 .روش فازی پیشنهادی

4 .معیارهای عملکرد

4.1 شاخص بهبود تضاد (CII)

شکل 1.  نمودار گردشی روش پیشنهادی

4.2  معیار Tenengrad  

5. نتایج و بحث

شکل 2.  تصاویر اصلی با تضاد و روشنایی پایین

شکل 3.  هیستوگرام تصاویر اصلی با تضاد و روشنایی پایین

شکل 4.  تصاویر بهسازی شده‌ی boy.jpg  و هیستوگرام‌های آن‌ها پس از اعمال (a) (f) بر ابرسازی هیستوگرامی(b) (g) بر ابرسازی هیستوگرامی تطابقی (c) (h) GLG (d) (i) روش فازی مرجع 13 (e) (j) روش فازی پیشنهادی.

شکل 5.  تصاویر بهسازی شده‌ی girl.jpg  و هیستوگرام‌های آن‌ها پس از اعمال (a) (f) بر ابرسازی هیستوگرامی(b) (g) بر ابرسازی هیستوگرامی تطابقی (c) (h) GLG (d) (i) روش فازی مرجع 13 (e) (j) روش فازی پیشنهادی.

شکل 6.  تصاویر بهسازی شده‌ی building.jpg  و هیستوگرام‌های آن‌ها پس از اعمال (a) (f) بر ابرسازی هیستوگرامی(b) (g) بر ابرسازی هیستوگرامی تطابقی (c) (h) GLG (d) (i) روش فازی مرجع 13 (e) (j) روش فازی پیشنهادی.

شکل 7.  تصاویر بهسازی شده‌ی beach.jpg  و هیستوگرام‌های آن‌ها پس از اعمال (a) (f) بر ابرسازی هیستوگرامی(b) (g) بر ابرسازی هیستوگرامی تطابقی (c) (h) GLG (d) (i) روش فازی مرجع 13 (e) (j) روش فازی پیشنهادی.

جدول 1.  مقادیر معیار عملکرد حاصله پس از اعمال روش‌های بهسازی بروی تصویر boy.jpg.

جدول 2. مقادیر معیار عملکرد حاصله پس از اعمال روش‌های بهسازی بروی تصویر girl.jpg.

جدول 3. مقادیر معیار عملکرد حاصله پس از اعمال روش‌های بهسازی بروی تصویر building.jpg.

جدول 4. مقادیر معیار عملکرد حاصله پس از اعمال روش‌های بهسازی بروی تصویر beach.jpg.

6 .نتیجه‌گیری

در این مقاله الگوریتم جدید مبتنی بر منطق فازی و هیستوگرام برای بهسازی عکس‌های رنگی با تضاد کمتر ارائه‌شده است. این روش به لحاظ محاسباتی سریع‌تر از روش‌های رایج و سایر روش‌های بهسازی پیشرفته است. این روش مبتنی بر دو پارامتر مهم M و K است که M میزان شدت متوسط تصویر بوده و از روی هیستوگرام محاسبه می‌شود و K پارامتر تقویت تضاد است. عکس RGB داده‌شده به فضای رنگی HSV برده می‌شود تا اطلاعات رنگی درون عکس اصلی را حفظ کند. برای بهسازی تصویر فقط مؤلفه‌ی V است که تحت تضاد معمول و الگوریتم پیشرفته مقایسه شده است. تمام روش‌های بالا بر اساس اصل تبدیل هیستوگرام نامتقارنِ تصویر اصلی به هیستوگرامی یکنواخت استوار است. عملکرد الگوریتم‌های مختلف افزایش تضاد بر اساس کیفیت بصری، تابع Tenengrad، CII و زمان محاسباتی ارزیابی شدند. مقایسه‌ی درونی روش‌های مختلف بروی تصاویر رنگی متفاوتی با تضاد اندک صورت پذیرفت. بر اساس تحلیل عملکردی به این نتیجه رسیدیم که روش منطق فازی پیشنهادی برای افزایش تضاد عکس‌های رنگی با تضاد کم مناسب است.

افزایش تضاد کیفیت بصری را همانند ویژگی‌های مشخص عکس افزایش می‌دهد تا تحلیل و پردازش بیشتری توسط سیستم بصری کامپیوتر روی آن صورت گیرد. برای تقسیم‌بندی و شناسایی اهداف و ویژگی‌ها در یک صحنه محتوای اطلاعاتی تصویر باید افزایش یابد تا عملکرد بهتری حاصل شود. گرچه روش افزایش کنتراست بروی تصاویری که توزیع فضایی یکنواختی از مقادیر خاکستری دارند به‌خوبی جواب می‌دهد، مشکل زمانی به وجود می‌آید که پشت زمینه دارای توزیع روشنایی غیریکنواخت باشد. عکس‌هایی با تضاد پایین با لبه‌های ضعیف چالشی را در حوزه‌ی دیداری رایانه‌ای وارد می‌کنند. در اینجا افزایش تضاد خودکار تصاویر رنگی با تضاد پایین مبتنی بر منطق فازی سریع و مؤثر پیشنهادشده است که بهبود کیفیت بصری تصویر را همانند کمک به استخراج ویژگی‌های فضایی در تصویر سبب می‌شود. سرعت محاسباتی این روش نسبت به سایر الگوریتم‌های افزایشی مانند گروه‌بندی سطح خاکستری (GLG) و روش افزایش فازی مرجعِ 13 بیشتر است. این روش بیشتر مبتنی بر دو پارامتر اصلی است. اولی میزان شدت میانگین تصویر M و دیگری پارامتر تقویت تضاد K است. روش پیشنهادی در فضای رنگی HSV اعمال‌شده است، بطوریکه مؤلفه‌ی V با حفظ اطلاعات رنگی (H و S) اتساع می‌یابد.