盧步濤 洪慶達(dá) 陳旭文 鄭順新

摘 要：受現(xiàn)場環(huán)境影響，難以獲取清晰的徑賽比賽圖像，影響比賽結(jié)果的判決。分析了數(shù)字圖像增強(qiáng)技術(shù)的基本原理，重點對直方圖均衡化技術(shù)進(jìn)行研究，并應(yīng)用其對原始圖像進(jìn)行處理，利用matlab工具進(jìn)行仿真實驗，結(jié)果證明，直方圖均衡化技術(shù)有效改善圖像對比度，有利比賽結(jié)果判決。

關(guān)鍵詞：徑賽圖像;直方圖均衡化;圖像增強(qiáng);matlab中圖分類號：TP37

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）04-51-03

引言

一直以來，受生理特點、比賽環(huán)境及比賽精度要求的影響，依靠肉眼判斷徑賽比賽結(jié)果的傳統(tǒng)方法受到極大爭議，難以滿足公平、公正的判決要求。隨著當(dāng)代科技的迅猛發(fā)展，日新月異的人工智能深刻改變著各種傳統(tǒng)習(xí)慣。近年，各類大型體育賽事都引入自動判決系統(tǒng)，基于機(jī)器視覺的智能設(shè)備為賽果判斷、爭議解決提供了極大幫助，但其高昂的價格成本難以得到普及應(yīng)用，不利于在各種小型賽事中推廣。研究新一代的徑賽判別系統(tǒng)對于競技體育發(fā)展具有極大意義，也是市場發(fā)展的需要。

在各類徑賽比賽中，起跑點、沖刺點、徑賽接力區(qū)等都是徑賽判決的關(guān)鍵區(qū)域。運用CCD（電荷耦合器件）高速攝像設(shè)備實時采集、傳輸數(shù)據(jù)是比賽判決的基本也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。然而，受現(xiàn)場環(huán)境多種因素（如陽光、風(fēng)雨、霧霾、震動等）影響，實時圖像在采集、傳輸、存儲、A/D轉(zhuǎn)換過程中不可避免會產(chǎn)生一些信號噪聲，難以達(dá)到結(jié)果判決的標(biāo)準(zhǔn)。在將判決數(shù)據(jù)交付給裁判前，抑制、消除噪聲，提取高質(zhì)量的圖像是所有判決系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)——圖像增強(qiáng)成為數(shù)字圖像處理中非常重要的組成部分。本文將基于直方圖均衡化討論徑賽圖像數(shù)字處理技術(shù)，以便獲取最佳的比賽圖像。

1 直方圖均衡化

1.1 圖像增強(qiáng)技術(shù)概述

圖像增強(qiáng)技術(shù)有兩種類型：頻域處理法和空間域處理法。^[1]頻域處理法以圖像二維傅里葉變換理論以及快速實現(xiàn)算法為基礎(chǔ)，根據(jù)噪聲一般分布在高頻譜段的特點，設(shè)計具有低通特性的濾波器系統(tǒng)對圖像進(jìn)行處理。頻域處理法首先把圖像進(jìn)行傅里葉變換到變換域，在變換域中對圖像的變換系數(shù)進(jìn)行處理（濾波），然后通過反變換把處理結(jié)果返回到空間域，獲得濾波后的圖像?？臻g域處理法則直接對圖像平面（空間域）中的像素點進(jìn)行處理，通過變換灰度值來增強(qiáng)構(gòu)成圖像的像素。由于頻域法采用全局處理方式，且需要進(jìn)行域的變換與反變換，操作比較費時，而空間域法僅僅進(jìn)行局部處理，且可以使用計算相對簡單的模板卷積操作來實現(xiàn)，因此，兩者相比，空間域法具有運算量少，算法簡單，增強(qiáng)效果好等優(yōu)勢。本文主要討論空間域處理法中比較突出的直方圖均衡化數(shù)字圖像增強(qiáng)技術(shù)。

衡化處理后的輸出圖像見圖3，很明顯該圖像的對比度提高、清晰度增強(qiáng)。圖4處理后的圖像直方圖比較均勻分布在灰度范圍內(nèi)。實踐證明，直方圖均衡化能有效增強(qiáng)圖像，達(dá)到預(yù)期目的。

3 結(jié)束語

分析了數(shù)字圖像增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)，特別是圖像直方圖均衡化的算法原理，并通過MATLAB對圖像進(jìn)行實驗仿真。結(jié)果證明，直方圖均衡化增加了圖像灰度級的動態(tài)范圍，大大提高圖像的亮度和對比度，突出圖像感興趣的細(xì)節(jié)，達(dá)到圖像增強(qiáng)的效果，為徑賽評判提供更有效的判決依據(jù)。

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