CN1168049A - 利用平均值分离直方图均衡的图像增强方法及其电路 - Google Patents

利用平均值分离直方图均衡的图像增强方法及其电路 Download PDF

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Abstract

利用均值分离直方图均衡的图像增强方法，根据输入图像信号的平均电平逐个图像单元地把输入图像信号分成两个子图像。然后计算每一子图像的累积密度函数。接着分别利用由累积密度函数定义的第一和第二变换函数把输入图像变换为两个灰度电平，这两个灰度电平分别属于第一范围和第二范围。最后，根据输入样值的大小选择两个被变换的电平中的一个。于是既能保持给定图像的亮度，又能增强对比度。

Description

利用平均值分离直方图均衡的 图像增强方法及其电路
本发明涉及利用均值分离直方图均衡(MSHE)的图像增强方法及其电路。本发明尤其涉及根据给定图像的平均电平把该图像分割成预定个数的子图像并独立地对各个子图像进行直方图均衡的图像增强方法及其电路。
灰度电平的直方图提供了对图像外观的总体描述。正确地调整给定图像的灰度电平能够增强图像的外观或对比度。
多种对比度增强方法中最广为人知的一种是直方图均衡，即按照给定图像的样值分布增强该图像的对比度。在文献：[1]J.S.Lim的“二维信号及图像处理”(Prentice Hall，Englewood Cliffs，New Jersey，1990)和[2]R.C.Gonzalez和P.Wints的“数字图像处理”(Addison-Wesley，Reading，Massachusetts，1977)中描述了这种方法。
还有，在[3]J.Zimmerman、S.P izer、E.Staab、E.PPerry、W.McCartney和B.Brenton的“自适应直方图均衡对对比度增强的有效性的估算”(IEEE医学成像，1988年12月，304-312页)以及[4]Y.Li、W.Wang和D.Y.Yu的“自适应直方图均衡对X射线胸部图像的作用”(SPIE汇编，1994年2321卷，513-514页)描述了直方图均衡方法对于医学图像处理和雷达图像处理的有效作用。
一般来说，由于直方图均衡造成图像动态范围扩大，所以造成合成图像密度分布均衡，因此增强了图像的对比度。
但是，直方图均衡的这种广为人知的特点在某些实际情形中变成了缺点。就是说，随着直方图均衡的输出密度变得均匀，输出图像的平均亮度趋于中间灰度电平值。实际上，对于模拟图像的直方图均衡，输出图像的平均亮度正是与输入图像的平均亮度无关的中间灰度电平。显然，这一特点在某些实际应用中是不希望有的。例如，在已进行了直方图均衡之后，在夜间摄取的图像看起来会象是在白天摄取的图像。与此同时，太暗或太亮的图像信号在被均衡之后，对比度将较低。
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种图像增强方法，该方法根据给定图像的平均电平把该图像分割成预定个数的子图像并独立地对各个子图像进行直方图均衡，以便在保持该给定图像的平均亮度的同时增强其对比度。
本发明的另一目的是提供一种图像增强方法，该方法根据给定图像的平均电平把输入图像分割成预定个数的子图像并根据子图像的灰度电平分布和通过把亮度补偿值与平均电平值相加得到的补偿平均电平独立地对各个子图像进行直方图均衡。
本发明的还一目的是提供一种图像增强电路，该电路根据给定图像的平均电平把该图像分割成预定个数的子图像并独立地对各个子图像进行直方图均衡，以便在保持该给定图像的平均亮度的同时增强其对比度。
本发明的再一目的是提供一种图像增强电路，该电路根据给定图像的平均电平把输入图像分割成预定个数的子图像并根据子图像的灰度电平分布和把亮度补偿值与平均电平相加得到的补偿平均电平独立地对各个子图像进行直方图均衡。
为了实现以上目的中的一个目的，提供了通过对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的方法，所述方法包括以下步骤：(a)逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；(b)按照平均电平逐个图像单元地把该输入图像信号分成预定个数的子图像；(c)计算每一子图像的累积密度函数；以及(d)通过根据该累积密度函数将每一子图像样值变换为新的灰度电平来独立地对每一子图像进行直方图均衡。
为了实现以上目的中的另一个目的，提供了通过对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的方法，所述方法包括以下步骤：(a)逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；(b)逐个图像单元地获取输入图像信号的灰度电平分布；(c)把该灰度电平分布分成预定个数的子图像；(d)根据该灰度电平分布计算每一子图像的累积密度函数；(e)通过把与基于输入图像平均亮度的预定校正函数一致的亮度补偿值与所述平均电平相加来获得补偿平均电平；以及(f)通过根据累积密度函数和补偿平均电平将每一子图像样值变换为新的灰度电平来独立地对每一子图像进行直方图均衡。
为了实现以上目的中的还一个目的，提供了通过对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的电路，所述电路包括：逐个图像单元地计算输入图像信号的灰度电平分布的第一计算装置；逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平的第二计算装置；根据该平均电平把灰度电平分布分成预定个数的子图像以及计算每一子图像的累积密度函数的第三计算装置；把输入图像信号延迟一个图像单元的图像存储器；根据累积密度函数将所述图像存储器输出的每一子图像的每一输入样值变换成多个灰度电平的变换装置；以及将输入样值与平均电平作比较和选择所述变换装置输出的被变换灰度电平之一以输出被选电平的输出装置。
为了实现以上目的中的再一个目的，提供了通过对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的电路，所述电路包括：逐个图像单元地计算输入图像信号的灰度电平分布的第一计算装置；逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平的第二计算装置；通过把与预定校正函数相应的亮度补偿值与基于输入图像平均亮度的平均电平相加来计算补偿平均电平的补偿装置；根据平均电平把灰度电平分布分成预定个数子图像以及计算每一子图像的累积密度函数的第三计算装置；根据累积密度函数和补偿平均电平将所述图像存储器输出的每一子图像的每一输入样值变换为多个灰度电平的变换装置；以及将输入样值与平均电平作比较和选择所述变换装置输出的被变换灰度电平之一以输出被选电平的输出装置。
通过参看附图详细描述本发明的最佳实施例将更加清楚本发明的上述目的和优点，附图中：
图1是本发明第一实施例的图像增强电路的方框图；
图2是本发明第二实施例的图像增强电路的方框图；
图3是本发明第三实施例的图像增强电路的方框图；
图4A和4B是表示适用于本发明的亮度校正函数的例子的图形；
图5A和5B是表示输入图像的平均电平和分别被图4A和4B所示亮度校正函数补偿的平均电平之间的关系的例子的图形；
图6是本发明第四实施例的图像增强电路的方框图。
现在描述本发明的利用均值分离直方图均衡(MSHE)的图像增强方法。
在此用{X}表示给定图像，Xm表示的平均亮度电平(以后将简称为“平均电平”)。给定图像{X}由用{X0，X1，……，XL-1}表示的L个离散灰度电平组成，其中X0＝0表示黑电平而XL-1＝1表示白电平。还假定Xm∈{X0，X1，……，XL-1}。
根据平均电平Xm把输入图像分成用{X}L和{X}U表示的两个子图像组，{X}L中的所有样值等于或小于平均电平Xm，而{X}U中的所有样值大于平均电平Xm。
每一子图像{X}L和{X}U的概率密度函数(PDF5)分别用以下公式(1)和(2)来定义。 P L ( X k ) = n k L n L , k = 0,1 , . . . . . . m - - - - ( 1 ) P U ( X k ) = n k U n U , k = m + 1 , m + 2 , . . . . , L - 1 - - - - ( 2 ) 其中L代表灰度电平数目，PL(Xk)代表子图{X}L的第k个灰度电平Xk的概率，PU(Xk)代表子图像{X}U的第k个灰度电不Xk的概率，nL k和nU k分别代表子图像{X}L和{X}U中的具有灰度电平Xk的样值的出现次数，nL和nU代表每一子图像{X}L和{X}U的样值总数。
每一子图像{X}L和{X}U的累积密度函数(CDF)分别用以下公式(3)和(4)来定义。 C L ( X k ) = Σ j = 0 k P L ( x j ) , k = 0,1,2 . . . , m - - - - ( 3 ) C U ( X k ) = Σ j = m + 1 k P U ( X j ) , k = m + 1 , m + 2 , . . . . . , L - 1 - - - - ( 4 )
根据以上CDF，对于给定的输入样值Xk，本发明提出的MSHE的输出YH由以下公式(5)给出。
Figure A9710259100125
即{X}L的样值按照公式(3)的CDF被变为(O，Xm)，而{X}U的样值被变为(Xm+1，XL-1)。于是每一子图像按照本发明的均值分离直方图均衡(MSHE)被独立地均衡。
还可以容易的看出：均值分离直方图均衡(MSHE)的平均输出在灰度电平数目L足够大时将等于(0.5+Xm)/2，输入图像X的PDF是关于输入图像的平均电平对称的。即所提出的均值分离算法的平均输出是中间灰度电平(0.5)和理想平均电平(0.5)的算术平均，而普通直方图的平均输出是0.5。
在本发明的另一图像增强方法中，该方法执行亮度补偿，同时增强了对比度，对于给定的输入样值Xk，所提出的MSHE的输出YH由以下公式(6)给出。其中Bm＝Xm+Δ                                             (7)
Bm是补偿平均电平，Δ是亮度补偿值，根据亮度电平利用预定补偿函数来预置亮度补偿值Δ。于是补偿平均电平Bm是通过把亮度补偿值Δ与平均电平Xm相加而得到的。在此同样假定Bm∈{X0，X1，……，XL-1}。
同时公式(6)中的B′m由以下公式(8)确定：
B′m＝Bm+XL-1/(L-1)                                   (8)代表较高子图像组中的第一个灰度电平，即与补偿平均电平Bm相邻的灰度电平。
因此，根据公式(6)，等于或小于平均电平Xm的输入样值被映射至从O至Bm(O，Bm)的灰度电平，大于平均电平Xm的样值被映入从B′m至XL-1(B′m，XL-1)的灰度电平。
于是，当亮度补偿值大于0(Δ＞0)时，均衡输出YH变得较亮，而当亮度补偿值小于0(Δ＜0)时，均衡输出YH变得较暗。随着Δ增大，图像下部的动态范围被增强，随着Δ减小，上部的动态范围被增强。按照给定图像信号的平均电平Xm、即按照图像的亮暗被恰当地补偿的补偿平均电平Bm利用均值分离直方图均衡大大地增强了输入图像的质量。
以下将参看图1至6描述本发明的利用MSHE的图像增强电路的最佳实施例。
图1是本发明一最佳实施例的图像增强电路的方框图。
在图1中，帧直方图计算器102根据公式(1)逐个图像单元地计算表示输入图像{X}的灰度电平分布的概率密度函数P(Xk)。在此，一个图像单元是一帧。但也可以用一场作为图像单元。
帧平均值计算器104以帧单元计算输入图像{Xk}的平均电平Xm。
分离器106根据平均电平Xm把直方图计算器102计算的灰度电平分布分成预定个数(在此为两个)的子图像分布，并输出两个子图像{X}L和{X}U的概率密度函数PL(Xk)和PU(Xk)。
第一CDF计算器108接收由分离器106输出的其内所有图像样值等于或小于平均电平Xm的子图像{X}L(此后称为“第一子图像”)的概率密度函数PL(Xk)，并利用公式(3)计算CDF CL(Xk)。
第二CDF计算器11O接收由分离器106输出的其内所有图像样值大于平均电平Xm的子图像{X}U(此后称为“第二子图像”)的概率密度函数PU(Xk)，并利用公式(4)计算CDF CU(Xk)。
CDF存储器112以逐帧地存储由CDF计算器108和110计算的累积密度函数CL(Xk)和CU(Xk)、按照同步信号更新存储值、以及输出相应于帧存储器100输出的样值Xk的累积密度函数值C(Xk)和相应于帧平均值计算器104输出的平均电平Xm的累积密度函数值C(Xm)。CDF存储器110在此时用作为缓冲器。在这里，当图像单元是场时，同步信号就是场同步信号，而当图像单元是帧时，同步信号就是帧同步信号。
帧存储器100逐个帧单元地存储输入图像{X}。由于第一和第二CDF计算器108和11O输出的累积密度函数CL(Xk)和CU(Xk)是与当前输入图像{X}相比较被延迟了一帧的图像的累积密度函数，所以输入图像{X}被帧的存储器108延迟了一帧，于是相应于累积密度函数CL(Xk)和CU(Xk)的帧的图像信号被输入给第一和第二变换器114和116。
第一变换器114接收第一CDF计算器108的累积密度函数值CL(Xk)、帧平均值计算器104的平均电平Xm以及帧存储器100的被延迟一帧的输入样值Xk，并根据公式(5)的第一个表达式把第一子图像{X}L的被延迟一帧的输入样值Xk变换成从O至Xm的灰度电平。
第二变换器116接收第二CDF计算器110的累积密度函数值CU(Xk)、帧平均值计算器104的平均电平Xm以及帧存储器100的被延迟一帧的输入样值Xk，并根据公式(5)的第二个表达式把第二子图像{X}U的被延迟一帧的输入样值Xk变换成从Xm+1至XL-1的灰度电平。
比较器118将帧存储器100输出的输入样值Xk与帧平均值计算器104输出的平均电平Xm作比较，并根据比较结果输出选择控制信号。
选择器120根据选择控制信号选择第一变换器114输出的信号或第二变换器116输出的信号。具体来说，如果选择控制信号指出输入样值Xk属于第一子图像{X}L，选择器120就选择第一变换器114输出的信号。如果选择控制信号指出输入样值Xk属于第二子图像{X}U，选择器120就选择第二变换器116输出的信号。
在本发明中，直方图计算器102和CDF计算器104可被包括在一个单独块内，用于计算灰度电平分布以及还根据在输入图像{X}的一个图像单元内的灰度电平分布计算CDF。
图2是本发明另一最佳实施例的图像增强电路的方框图。
在图2中，帧直方图计算器202根据公式(1)逐个图像单元地计算表示输入图像{X}的灰度电平分布的概率密度函数P(Xk)。
帧平均值计算器204逐个帧单元地计算输入图像{Xk}的平均电平Xm。
分离器206根据平均电平Xm把直方图计算器202计算的灰度电平分布分成两个子图像分布，并输出两个子图像{X}L和{X}U的概率密度函数PL(Xk)和PU(Xk)。
第一CDF计算器208接收第一子图像{X}L的概率密度函数PL(Xk)，并利用公式(3)计算CDF CL(Xk)
第二CDF计算器210接收第二子图像{X}U的概率密度函数PU(Xk)，并利用公式(4)计算CDF CU(Xk)。
CDF存储器212以一帧为单位地存储CDF计算器208和210计算的累积密度函数CL(Xk)和CU(Xk)、按照同步信号更新存储值、以及输出相应于样值Xk的累积密度函数值C(Xk)和相应于帧平均值计算器204输出的平均电平Xm的累积密度函数值C(Xm)。
第一变换器214接收第一CDF计算器208的累积密度函数值CL(Xk)、帧平均值计算器204的平均电平Xm以及输入样值Xk，并根据公式(5)的第一个表达式把第一子图像{X}L的输入样值Xk映射至从O至Xm的灰度电平。
第二变换器216接收第二CDF计算器210的累积密度函数值CU(Xk)、帧平均值计算器204的平均电平Xm以及输入样值Xk，并根据公式(5)的第二个表达式把第二子图像{X}U的输入样值Xk变换为从Xm+1至XL-1的灰度电平。
比较器218将输入样值Xk与帧平均值计算器204输出的平均电平Xm作比较，并根据比较结果输出选择控制信号。
选择器220根据选择控制信号选择第一变换器214输出的信号或第二变换器216输出的信号。具体来说，如果选择控制信号指出输入样值Xk属于第一子图像{X}L，选择器220就选择第一变换器214输出的信号。如果选择控制信号指出输入样值Xk属于第二子图像{X}U，选择器220就选择第二变换器216输出的信号。
在图2的这一实施例中，考虑到相邻帧之间存在的强相关，所以与本发明的第一实施例相比，帧存储器已被省略。因此，输入给第一和第二变换器214和216的样值Xk属于与CDF存储器212的输出信号有关的帧相邻的帧。这样就减少了硬件。
图3是本发明还一最佳实施例的图像增强电路的方框图。除亮度补偿器314以及第一和第二变换器316和318外，图3所示电路的元件与图1所示电路的元件相同。因此将集中描述亮度补偿器314，以及第一和第二变换器316和318。
在图3中，亮度补偿器314接收帧平均值计算器304输出的平均电平Xm、如公式(7)所描述那样增加相应于输入图像平均亮度的亮度补偿值(Δ)、以及输出补偿平均电平Bm。
利用预定补偿函数、例如如图4A和4B所示的补偿函来确定亮度补偿值Δ。但是，图4A和4B所示的补偿函数只是例示性的，还可以使用不同形状的其它函数。
按照图4A和4B所示的补偿函数利用亮度补偿值来控制均衡输出的亮度。具体来说，当输入图像的平均电平Xm非常低时，即对于较暗的图像，由于给平均电平Xm增加了大于“0”的亮度补偿值Δ，所以本发明的均值匹配直方图均衡方法使被均衡输出变得较亮。
相反地，当输入图像的平均电平Xm非常高时，即对于相当亮的图像，由于给平均电平Xm增加了小于“0”的亮度补偿值Δ，所以本发明的均值匹配直方图均衡方法使被均衡输出变得较暗。这样一来，被根据平均电平Xm以合适的亮度补偿值Δ补偿的补偿平均电平Bm就显著地改善了输入图像的质量。
图5A和5B表示被根据图4A和4B的亮度补偿函数以被补偿的亮度补偿值Δ补偿的补偿平均电平Bm和输入图像平均电平Xm之间的关系。
第一变换器316接收第一CDF计算器308的累积密度函数值CL(Xk)、亮度补偿器314的补偿平均电平Bm以及帧存储器300的被延迟一帧的输入样值Xk，并根据公式(6)的第一个表达式把第一子图像{X}L的被延迟一帧的输入样值Xk变换成从O至Bm的灰度电平。
第二变换器318接收第二CDF计算器310的累积密度函数值CU(Xk)、亮度补偿器314的补偿平均电平Bm以及帧存储器300的被延迟一帧的输入样值Xk，并根据公式(6)的第二个表达式把第二子图像{X}U的被延迟一帧的输入样值Xk变换成从B’m至XL-1的灰度电平。B′m由公式(8)给出。
图6是本发明再一最佳实施例的图像增强电路的方框图。除亮度补偿器414以及第一和第二变换器416和418外，图6所示电路的元件与图2所示电路的元件相同。因此将集中描述亮度补偿器414，以及第一和第二变换器416和418。
在图6中，亮度补偿器414接收帧平均值计算器404输出的平均电平Xm、如公式(7)所描述那样增加相应于输入图像平均亮度的亮度补偿值(Δ)、以及输出补偿平均电平Bm。
第一变换器416接收第一CDF计算器408的累积密度函数值CL(Xk)、亮度补偿器414的补偿平均电平Bm以及输入样值Xk，并根据公式(6)的第一个表达式把第一子图像{X}L的输入样值Xk变换成从O至Bm的灰度电平。
第二变换器418接收第二CDF计算器410的累积密度函数值CU(Xk)、亮度补偿器414的补偿平均电平Bm以及输入样值Xk，并根据公式(6)的第二个表达式把第二子图像{X}U的输入样值Xk变换成从Bm至XL-1的灰度电平。Bm由公式(8)给出。
如图2的图像增强电路一样，考虑到相邻帧之间的亮度高度相关特性，省略了帧存储器，这样就减少了硬件。
利用MSHE的图像增强方法和应用该方法的电路有效地减轻了亮度的突然变化以及普通直方图均衡所产生的任何人工痕迹，所以能够既保持整个图像的亮度又增强了图像的对比度。
还有，根据本发明利用MSHE的图像增强方法和应用该方法的电路，MSHE的执行考虑了与输入图像平均亮度一致的亮度补偿值，所以增强了过暗或过亮的输入图像信号的对比度，由此改善了图像质量。
因此，本发明可被应用于与图像增强有关的各种领域，例如广播、雷达信号处理、医学工程和家用电器。

Claims (39)

1、对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；
(b)按照平均电平逐个图像单元地把输入图像信号分成预定个数的子图像；
(c)计算每一子图像的累积密度函数；以及
(d)根据累积密度函数把子图像的每一样值变换成新的灰度电平来独立地对每一子图像进行直方图均衡。
2、如权利要求1所述的增强图像的方法，其中，输入图像信号在所述步骤(b)中被分成两个子图像。
3、如权利要求2所述的增强图像的方法，其中，所述步骤(d)包括以下步骤：
(d1)利用由一个累积密度函数定义的第一变换函数把输入样值变换为第一范围的灰度电平；
(d2)利用由另一个累积密度函数定义的第二变换函数把输入样值变换为第二范围的灰度电平；
(d3)比较输入样值和平均电平；以及
(d4)根据所述步骤(d3)的结果分别选择所述步骤(d1)和(d2)的两个被变换的灰度电平中的一个。
4、对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；
(b)逐个图像单元地获取输入图像信号的灰度电平分布；
(c)把灰度电平分布分成预定个数的子图像；
(d)根据灰度电平分布计算每一子图像的累积密度函数；以及
(e)根据累积密度函数把子图像的每一样值变换为新的灰度电平来独立地对每一子图像进行直方图均衡。
5、如权利要求4所的增强图像的方法，其中，灰度电平分布在所述步骤(b)中被分成两个子图像。
6、如权利要求5所述的增强图像的方法，其中，所述步骤(e)包括以下步骤：
(e1)利用由一个累积密度函数定义的第一变换函数把输入样值变换成第一范围的灰度电平；
(e2)利用由另一个累积密度函数定义的第二变换函数把输入样值变换成第二范围的灰度电平；
(e3)比较输入样值和平均电平；以及
(e4)根据所述步骤(e3)的结果分别选择所述步骤(e1)和(e2)的两个被变换灰度电平的一个。
7、如权利要求6所述的增强图像的方法，其中，所述步骤(e1)的第一范围包括从最小电平X0至平均电平Xm的灰度电平，而所述步骤(e2)的第二范围包括从与平均电平相邻的灰度电平Xm+1至最大电平XL-1的灰度电平。
8、对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；
(b)逐个图像单元地获取输入图像信号的灰度电平分布；
(c)把灰度电平分布分成预定个数的子图像；
(d)根据灰度电平分布计算每一子图像的累积密度函数；
(e)给所述平均电平增加与基于输入图像平均亮度的预定校正函数一致的亮度补偿值来获得补偿平均电平；以及
(f)根据累积密度函数和补偿平均电平把子图像的每一样值变换成新的灰度电平来独立地对每一子图像进行直方图均衡。
9、如权利要求8所述的增强图像的方法，其中，灰度电平分布在所述步骤(c)中按照平均电平被分成两个子图像。
10、如权利要求9所述的增强图像的方法，其中，所述步骤(f)包括以下步骤：
(f1)按照输入样值的累积密度函数值把等于或小于平均电平的相应的输入样值变换成从最小电平X0至补偿平均电平Bm的灰度电平；以及
(f2)按照输入样值的累积密度函数值把大于平均电平的相应的输入样值变换成从B′m至最大灰度电平XL-1的灰度电平，B′m＝Bm+XL-1/(L-1)。
11、如权利要求8所述的增强图像的方法，其中，在所述步骤(e)中，当平均电平小于第一阈值时，亮度补偿值大于零，而当平均电平大于第二阈值时，亮度补偿值小于零。
12、对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的电路，所述电路包括：
第一计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的灰度电平分布；
第二计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；
第三计算装置，其根据平均电平把灰度电平分布分成预定个数的子图像以及计算每一子图像的累积密度函数；
图像存储器，其将输入图像信号延迟一个图像单元；
变换装置，其根据累积密度函数把所述图像存储器输出的每一子图像的每一输入样值变换为多个灰度电平；以及
输出装置，其比较输入样值和平均电平并选择所述变换装置输出的被变换灰度电平之一以输出被选电平。
13、如权利要求12所述的增强图像的电路，其中，图像单元是帧，预定数目是2。
14、如权利要求13所述的增强图像的电路，其中，所述变换装置包括：
第一变换器，其按照由一个累积密度函数定义的第一变换函数把输入样值变换为从最小电平X0至平均电平Xm的灰度电平；以及
第二变换器，其按照由另一个累积密度函数定义的第二变换函数把输入样值变换为从与平均电平相邻的电平Xm+1至最大电平XL-1的灰度电平。
15、如权利要求14所述的增强图像的电路，其中，所述输出装置包括：
比较器，其将平均电平与所述图像存储器的输入样值作比较以输出选择控制信号；以及
选择器，其根据选择控制信号选择所述第一和第二变换器的输出电平的一个。
16、如权利要求12所述的增强图像的电路，其中，还包括缓冲器，其存储所述第三计算装置计算的累积密度函数、逐个图像单元地更新所存储的函数以及把预定个数的累积密度函数值提供给所述变换装置。
17、对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像增强的电路，所述电路包括：
第一计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的灰度电平分布；
第二计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；
第三计算装置，其根据平均电平把灰度电平分布分成预定个数的子图像以及计算每一子图像的累积密度函数；
变换装置，其根据对就在当前图像之前的图像计算的累积密度函数把所述每一子图像的每一输入样值变换为多个灰度电平；以及
输出装置，其比较输入样值和平均电平并选择所述变换装置输出的被变换灰度电平之一以输出被选电平。
18、如权利要求17所述的增强图像的电路，其中，图像单元是帧，预定数目是2。
19、如权利要求18所述的增强图像的电路，其中，所述变换装置包括：
第一变换器，其按照由一个累积密度函数定义的第一变换函数把输入样值变换为从最小电平X0至平均电平Xm的灰度电平；以及
第二变换器，其按照由另一个累积密度函数定义的第二变换函数把输入样值变换为从与平均电平相邻的电平Xm+1至最大电平XL-1的灰度电平。
20、如权利要求19所述的增强图像的电路，其中，所述输出装置包括：
比较器，其将输入样值与平均电平比较以输出选择控制信号；以及
选择器，其根据选择控制信号选择所述第一和第二变换器的输出电平的一个。
21、如权利要求17所述的增强图像的电路，其中，还包括缓冲器，其存储所述第三计算装置计算的累积密度函数、逐个图像单元地更新所存储的函数以及把预定个数的累积密度函数值提供给所述变换装置。
22、对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的电路，所述电路包括：
第一计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的灰度电平分布；
第二计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；
补偿装置，其通过给基于输入图像的平均亮度的平均电平增加与预定校正函数的一致的亮度补偿值来计算补偿平均电平；
第三计算装置，其根据平均电平把灰度电平分布分成预定个数的子图像以及计算每一子图像的累积密度函数；
图像存储器，其将输入图像信号延迟一个图像单元；
变换装置，其根据累积密度函数和补偿平均电平把所述图像存储器输出的每一子图像的每一输入样值变换成多个灰度电平；以及
输出装置，其比较输入样值和平均电平并选择所述变换装置输出的被变换灰度电平之一以输出被选电平。
23、如权利要求22所述的增强图像的电路，其中，图像单元是帧，预定数目是2。
24、如权利要求23所述的增强图像的电路，其中，所述变换装置包括：
第一变换器，其按照由一个累积密度函数定义的第一变换函数把输入样值变换为从最小电平X0至补偿平均电平Bm的灰度电平；
第二变换器，其中B′m＝Bm+XL-1/(L-1)，其按照由另一个累积密度函数定义的第二变换函数把输入样值变换为从B′m至最大电平XL-1的灰度电平。
25、如权利要求24所述的增强图像的电路，其中，所述输出装置包括：
比较器，其将平均电平与所述图像存储器的输入样值作比较以输出选择控制信号；以及
选择器，其根据选择控制信号选择所述第一和第二变换器的输出电平中的一个。
26、如权利要求22所述的增强图像的电路，其中，还包括缓冲器，其存储所述第三计算装置计算的累积密度函数、逐个图像单元地更新所存储的函数以及把预定个数的累积密度函数值提供给所述变换装置。
27、如权利要求22所述的增强图像的电路，其中，在该电路中，当平均电平小于第一阈值时，所述补偿装置给平均电平增加大于零的亮度补偿值，而当平均电平大于第二阈值时，所述补偿装置给平均电平增加小于零的亮度补偿值。
28、对用预定数目的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的电路，所述电路包括：
第一计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的灰度电平分布；
第二计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；
补偿装置，其通过给基于输入图像的平均亮度的平均电平增加与预定校正函数一致的亮度补偿值来计算补偿平均电平；
第三计算装置，其根据平均电平把灰度电平分布分成预定个数的子图像以及计算每一子图像的累积密度函数；
变换装置，其根据累积密度函数和补偿平均电平把每一子图像的每一输入样值变换成多个灰度电平；以及
输出装置，其比较输入样值和平均电平并选择所述变换装置输出的被变换灰度电平之一以输出被选电平。
29、如权利要求28所述的增强图像的电路，其中，图像单元是帧，预定数目是2。
30、如权利要求29所述的增强图像的电路，其中，所述变换装置包括：
第一变换器，其按照由一个累积密度函数定义的第一变换函数把输入样值变换为从最小电平X0至补偿平均电平Bm的灰度电平；
第二变换器，其中，B′m＝Bm+XL-1/(L-1)，其按照由另一个累积密度函数定义的第二变换函数把输入样值变换成从B′m至最大电平XL-1的灰度电平。
31、如权利要求30所述的增强图像的电路，其中，所述输出装置包括：
比较器，其将平均电平与输入样值作比较以输出选择控制信号；以及
选择器，其根据选择控制信号选择所述第一和第二变换器的输出电平中的一个。
32、如权利要求28所述的增强图像的电路，其中，还包括缓冲器，其存储所述第三计算装置计算的累积密度函数、逐个图像单元地更新所存储的函数以及把预定个数的累积密度函数值提供给所述变换装置。
33、如权利要求28所述的增强图像的电路，其中，在该电路中，当平均电平小于第一阈值时，所述补偿装置给平均电平增加大于零的亮度补偿值，而当平均电平大于第二阈值时，所述补偿装置给平均电平增加小于零的亮度补偿值。
34、对用预定数目(L)的灰度电平表示的图像信号进行直方图均衡来增强图像的电路，所述电路包括：
第一计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的灰度电平分布；
第二计算装置，其逐个图像单元地计算输入图像信号的平均电平；
补偿装置，其通过给基于输入图像的平均亮度的平均电平增加与预定校正函数一致的亮度补偿值来输出补偿平均电平；
第三计算装置，其根据平均电平把灰度电平分布分成预定个数的子图像以及计算每一子图像的累积密度函数；
变换装置，其根据累积密度函数和补偿平均电平把每一子图像的样值变换为多个灰度电平；以及
输出装置，其根据比较输入图像信号和平均电平的结果选择输出所述变换装置输出的被变换样值之一作为增强的信号。
35、如权利要求34所述的增强图像的电路，其中，所述变换装置包括：
第一变换器，其按照输入图像信号相应的累积密度函数值把等于或小于平均电平的相应的输入图像信号变换为从最小电平X0至补偿平均电平Bm的灰度电平；以及
第二变换器，B′m＝Bm+XL-1/(L-1)，其按照输入图像信号相应的累积密度函数值把大于平均电平的相应的输入图像信号变换为从B′m至最大电平XL-1的灰度电平。
36、如权利要求35所述的增强图像的电路，其中，所述输出装置包括：
比较器，其将输入图像信号的电平与平均电平作比较以输出选择控制信号；以及
选择器，根据选择控制信号选择所述第一和第二变换器的输出电平中的一个。
37、如权利要求34所述的增强图像的电路，其中，还包括缓冲器，其更新所述累积密度函数和把以前存储的累积密度函数提供给所述变换装置。
38、如权利要求34所述的增强图像的电路，其中，在该电路中，当平均电平非常低、即输入图像非常暗时，所述补偿装置就给该平均电平增加大于零的亮度补偿值，而当平均电平非常高、即输入图像非常亮时，所述补偿装置就给该平均电平增加小于零的亮度补偿值，由此输出对被增强信号的亮度进行控制的补偿平均电平。
39、如权利要求34所述的增强图像的电路，其中，所述图像单元是帧，子图像的预定个数是2。
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