1.一种基于泊松方程的矿物图像对比度调节方法,其特征在于包括以下步骤:
a.使用扫描电子显微镜获取对被测矿物的扫描图像,并采用高斯滤波器对获取到的扫描图像进行去噪处理,从而得到去噪后的矿物图像f;
b.使用公式:u=log(f+1),将去噪后的矿物图像f进行取对数操作,得到对数图像u;
c.利用公式:▽u(x,y)=(ux,uy)=(u(x+1,y)-u(x,y),u(x,y+1)-u(x,y)),对对数图像u进行前向差分操作,得到对数图像u的梯度,式中,u(x,y)为对数图像u的第x行第y列的像素点灰度值;
d.设定矿物图像f中过暗区域和过亮区域的判别标准:设定过暗区域像素灰度临界值为T1,过亮区域像素灰度临界值为T2,由于8位灰度数字图像中,像素灰度值低于50的区域或像素灰度值大于200的区域,其图像细节人眼均无法识别,所以选取默认值T1=50,选取默认值T2=200;增加矿物图像f的高斯噪声,由于人眼只能识别矿物图像f的高斯噪声标准方差在4到10之间,因此选取矿物图像f的梯度倍乘因子α=10/4=2.5;
e.取矿物图像f中的每个像素点(x,y),由该像素点及与该像素上下左右邻接的四个像素点构成像素点(x,y)的一个子集:N(x,y)={(x,y),(x+1,y),(x-1,y),(x,y+1),(x,y-1)},若该子集中的每个像素点的灰度值都小于像素灰度临界默认值T1,即{f(l,k)≤T1,(l,k)∈N(x,y)},则判断该子集区域为矿物图像过暗区域,若该子集中的每个像素点的灰度值都大于像素灰度临界默认值T2,即{f(l,k)≥T2,(l,k)∈N(x,y)},则判断该子集区域为矿物图像过亮区域,其余像素点子集不做处理;
f.选取过暗区域和过亮区域的子集,利用公式:v=α▽u(x,y)=(αux,αuy),计算过暗区域和过亮区域对比度改善之后的梯度v,分别将过暗区域和过亮区域的对数图像梯度▽u(x,y)乘以梯度倍乘因子α,使乘以梯度倍乘因子α后的矿物图像过暗区域和过亮区域的对比度提高,拉伸过暗区域和过亮区域的灰度动态范围,在梯度域提高细节,增强了矿物图像过暗区域和过亮区域的纹理细节,改善视觉效果,得到调节对比度后的矿物对数图像的梯度V;
g.经过步骤f中梯度倍乘因子α调节后,得到调节对比度后的矿物对数图像的梯度V为: 式中Vx为梯度V的横坐标,Vy为梯度V的纵坐标;
h.根据纽曼边界条件,将对数图像u的像素定义域进行边缘拓展,即在对数图像u的原始定义域中添加首行、末行、首列、末列,同时将调节对比度后的矿物对数图像的梯度V的边缘像素点作镜像对称,得到梯度域拓展的调节对比度后的矿物对数图像的梯度V1;
i.矿物对数图像的梯度V1为:
α▽u(x,y)=(αux,αuy),过暗和过亮区域
V1={对应的边缘像素点梯度值,边缘镜像像素点}=(V1x,V1y),其中V1x为梯度V1的横坐标,V1y▽u(x,y)=(ux,uy),其他区域为梯度V1的纵坐标;
j.分别计算V1x,V1y的离散傅里叶变换
k.利用离散傅里叶变换求解泊松方程Δu1=divV1:首先利用公式:
求解得到已调节矿物对数图像各个像素点灰度值的离散傅
里叶变换 再利用公式: 求解每个像素点离散傅里叶变换
的离散傅里叶反变换u1jl,得到已调节矿物对数图像u1,式中:j=0,......,J-1;l=
0,......,L-1;J为步骤h中拓展定义域后的对数图像u的像素点的行数,L为像素点的的列数,i为虚数单位,将已调节矿物对数图像从梯度域恢复到空间域,所述u1jl为已调节矿物对数图像u1第j行第l列这个像素点的灰度值;
l.将已调节矿物对数图像u1中通过步骤h拓展出的首行、末行、首列、末列像素点裁剪掉,得到原始定义域大小的矿物对数图像u2;
m.通过公式: 将调节对比度后的矿物对数图像u2中的每个像素点灰度值取指数操作,得到最终对比度调节后的矿物图像f'。
2.根据权利要求1所述的基于泊松方程的矿物图像对比度调节方法,其特征在于:所述步骤j中计算V1x,V1y的离散傅里变换得 的公式分别为:式中m=0,....,J-1;n=0,....,L-1;J为步骤h中梯度域拓展后V1的像素点的行数,L为像素点的的列数。