[发明专利]一种基于对比度增强法的降质文档图像二值化方法

摘要

一种基于对比度增强法的降质文档图像二值化方法，本发明涉及基于对比度增强法的降质文档图像二值化方法。本发明是要解决现有方法无法从降质文档图像中提取出清晰字符的问题。读取降质文档图像，对降质文档图像进行灰度变换；利用四叉树原理，根据灰度对比度信息，区分强灰度对比度区域与弱灰度对比度区域；根据强灰度对比度区域与弱灰度对比度区域像素点灰度值出现的频率确定局部阈值；令强灰度对比度区域与弱灰度对比度区域像素点灰度值大于局部阈值的像素点的灰度值为255；令强灰度对比度区域与弱灰度对比度区域像素点灰度值小于局部阈值的像素点的灰度值为0，输出二值图像。属于图像处理技术领域。

主权项

1.一种基于对比度增强法的降质文档图像二值化方法，其特征在于按以下步骤实现：步骤1：读取降质文档图像，对降质文档图像进行灰度变换，输出灰度级为256的灰度图像；步骤2：利用四叉树原理，根据灰度对比度信息，区分强灰度对比度区域与弱灰度对比度区域；所述步骤2具体为：(2a)计算降质文档图像像素点坐标为(x,y)处灰度值为f(x,y)的灰度对比度D(x,y)，其计算公式为：D(x,y)＝max[Dh(x，y),Dv(x，y)](1)Dh(x，y)＝|f(x,y)‑f(x‑1,y)|(2)Dv(x，y)＝|f(x,y)‑f(x,y‑1)|(3)其中，Dh(x，y)和Dv(x，y)分别是灰度值为f(x,y)的像素点的水平方向和竖直方向的灰度对比度,f(x‑1,y)是f(x,y)水平方向左侧像素点的灰度值，f(x,y‑1)是f(x,y)竖直方向下侧像素点的灰度值；(2b)利用四叉树原理，根据灰度对比度对降质文档图像进行区域划分：第一次四分后，若任一区域内的最大灰度对比度小于等于a倍整体区域的最大灰度对比度，即公式4，说明该区域的灰度变化不显著，则认为该区域均为背景区域，直接输出该区域，对剩余区域继续进行细分；DDmax(x，y)≤a·Dentiremax(x，y)(4)其中，所述DDmax(x，y)为第一次四分后任一区域内的最大灰度对比度，Dentiremax(x，y)为整体区域的最大灰度对比度；(2c)第二次四分后，若任一第二次四分后形成的DD区域内的最大灰度对比度小于等于a倍的第一次四分后任一区域内的最大灰度对比度，即公式5，说明该区域的灰度变化不显著，则认为该区域均为背景区域，直接输出该区域；若任一第二次四分后形成的AC区域内的最大灰度对比度大于等于b倍的第一次四分后形成的A区域内的最大灰度对比度，即公式6，说明该区域为灰度变化非常显著区域，则对该区域进行弱灰度对比度增强法处理；若任一第二次四分后形成的BA区域内的最大灰度对比度介于a倍的第一次四分后形成的B区域内的最大灰度对比度和b倍的第一次四分后形成的B区域内的最大灰度对比度之间即公式7，说明该区域为灰度变化较显著区域，则对该区域进行强灰度对比度增强法处理；′DDmax(x，y)≤a·DDmax(x，y)(5)DACmax(x，y))≥b·DAmax(x，y)(6)a·DBmax(x，y)≤DBAmax(x，y)≤b·DBmax(x，y)(7)其中，所述DDDmax(x，y)为第二次四分后形成的DD区域内的最大灰度对比度，DACmax(x，y)为第二次四分后形成的AC区域内的最大灰度对比度，DBAmax(x，y)为第二次四分后形成的BA区域内的最大灰度对比度，DAmax(x，y)为第一次四分后形成的A区域内的最大灰度对比度，DBmax(x，y)为第一次四分后形成的B区域内的最大灰度对比度；a∈[0,0.4]，b∈[0.7,1]；步骤3：对于强灰度对比度区域，采用弱灰度对比度增强法调整区域像素点灰度值；对于弱灰度对比度区域，采用强灰度对比度增强法调整区域像素点灰度值；所述步骤3具体为：(3a)对于灰度变化非常显著区域，采用弱灰度对比度增强法，将区域内各像素点灰度值调整为：(3b)对于灰度变化较显著区域，采用强灰度对比度增强法，将区域内各像素点灰度值调整为：其中，f’(x，y)为调整后区域图像像素点灰度值，fmax(x，y)和fmin(x，y)为调整前区域图像像素点最大灰度值和最小灰度值，n为对于灰度变化非常显著区域调整后的区域图像灰度级，nn为对于灰度变化较显著区域调整后的区域图像灰度级；步骤4：根据强灰度对比度区域与弱灰度对比度区域像素点灰度值出现的频率确定局部阈值；所述步骤4中区域阈值选取方法按如下步骤进行：(4a)按区域内像素点的多少将降质文档图像划分为两部分，对区域划分后长为s个像素点，宽为t个像素点，大小为s×t个像素点的子区域，在个像素点内寻找代表目标像素点的灰度值f′_foreground；其中，所述区域为强对比度区域或弱对比度区域；(4b)在个像素点内寻找代表背景像素点的灰度值f′_background，均以出现频率最高的灰度值作为目标灰度值及背景灰度值；(4c)局部阈值T为f′foreground和f′background的均值，即：步骤5：令强灰度对比度区域与弱灰度对比度区域像素点灰度值大于局部阈值的像素点的灰度值为255；令强灰度对比度区域与弱灰度对比度区域像素点灰度值小于局部阈值的像素点的灰度值为0，输出二值图像。