在 MATLAB 中使用查找表增加图像对比度

Question

我正在尝试进行一些图像处理，为此我获得了 8 位灰度图像。我应该通过生成一个查找表来更改图像的对比度，该表可以增加 50 到 205 之间像素值的对比度。我使用以下 MATLAB 代码生成了一个查找表。

a = 2;
x = 0:255;
lut = 255 ./ (1+exp(-a*(x-127)/32));

当我绘制lut 时，我得到如下图：

到目前为止一切都很好，但是我该如何提高 50 到 205 之间像素值的对比度？变换映射的最终图应该是这样的：

Answer 1

从您的 cmets 来看，您只需要一个 linear 映射，其中 < 50 的强度映射为 0，> 205 的强度映射为 255，其他一切都是线性的之间的映射。您可以通过以下方式简单地做到这一点：

slope = 255 / (205 - 50); % // Generate equation of the line - 
                          % // y = mx + b - Solve for m
intercept = -50*slope; %// Solve for b --> b = y - m*x, y = 0, x = 50
LUT = uint8(slope*(0:255) + intercept); %// Generate points
LUT(1:51) = 0; %// Anything < intensity 50 set to 0
LUT(206:end) = 255; %// Anything > intensity 205 set to 255

LUT 现在看起来像：

plot(0:255, LUT);
axis tight;
grid;

注意我是如何截断强度为< 50 和> 205 的。 MATLAB 从索引 1 开始索引，因此我们需要将强度偏移 1，以便它们正确映射到从 0 开始的像素强度。

要最终将其应用于您的图像，您所要做的就是：

out = LUT(img + 1); 

这是假设img 是您的输入图像。再次注意，我们必须将输入偏移+1，因为 MATLAB 从位置 1 开始索引，而强度从 0 开始。

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小提示

您可以使用imadjust 轻松做到这一点，它基本上在后台为您完成了这项工作。你这样称呼它：

outAdjust = imadjust(in, [low_in; high_in], [low_out; high_out]);

low_in 和 high_in 表示图像中存在的最小和最大输入强度。请注意，这些在[0,1] 之间进行了标准化。 low_out 和 high_out 调整图像的强度，使 low_in 映射到 low_out，high_in 映射到 high_out，其他所有内容都在两者之间进行对比。对于你的情况，你会这样做：

outAdjust = imadjust(img, [0; 1], [50/255; 205/255]);

这应该拉伸对比度，使得输入强度 50 映射到输出强度 0 并且输入强度 205 映射到输出强度 255。任何强度 < 50 和 > 205 会自动分别饱和到 0 和 255。

Answer 2

您需要获取图像中的每个像素并将其替换为查找表中的相应值。这可以通过一些嵌套的for 循环来完成，但这不是最惯用的方法。我建议将arrayfun 与替换像素的函数一起使用。

new_image = arrayfun(@(pixel) lut(pixel), image);

直接在图像上使用生成lut 的代码可能更有效。如果性能是一个问题并且您不需要使用查找表，请尝试比较这两种方法。

new_image = 255 ./ (1 + exp(-image * (x-127) / 32));

请注意，new_image 变量将不再是 uint8 类型。如果您需要再次显示它（例如，使用imshow），您需要通过写uint8(new_image) 将其转换回来。