利用Photoshop对非实时图像增强处理的实践

陈静

摘 要：多数数字图像处理技术的理论艰深难懂，包含大量算法，直接应用这项技术对于应用者而言有一定难度，但以图像处理理论为引导，在一些非实时图像的处理中，通过Photoshop软件能对需要展示的图片素材进行图像处理，从而为提升图像处理效果提供技术支撑。

关键词：图像处理技术；Photoshop；灰度映射；对比度

中图分类号：TP317.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.017

目前，数字图像处理技术的应用越来越广泛，已成为人们获取信息的重要手段之一。在一些非实时图像处理应用中，通过Photoshop软件也能对需要展示的图片素材进行处理，达到人们想要的效果。Photoshop是一款应用图像处理软件，在处理图像方面，相对于空间域处理法和频域处理法，其简单很多。本文主要对空域处理方法在Photoshop中的应用进行了研究。

1 数字图像处理技术

图像增强技术是一大类基本的图像处理技术，其目的是对图像进行加工，得到具体应用视觉效果更“好”、更“有用”的图像。图像增强技术可分为频域处理法和空域处理法。空域图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，削弱或去除某些不需要的信息的处理方法。其主要目的是对于某些特定的应用。处理后的图像比以往的图像更有效果，从而提升图像质量。空域处理法是直接对图像中的像素进行处理的，基本上以灰度映射变换为基础，其所用的映射变换取决于增强的目的，比如在增加图像的对比度时，改善图像的灰度层次等处理均属于空域处理法。

2 灰度映射

2.2 动态范围压缩

动态范围过大时，超出显示设备的允许范围后，直接显示时会丢失图像细节。此时，可进行动态范围压缩。动态范围是指图像中从暗到亮的变化范围。动态范围对人视觉的影响为：由于人眼可分辨的灰度变化范围是有限的，所以，当动态范围过大时，过高的亮度值会掩盖暗区的信号。比如，将[0，255]范围内的亮、暗变化压缩到[a，b]范围内，再将[a，b]范围内的灰度值伸展到[0，255]。对数变换的一般表达式为：

2.3 增强对比度

在增强对比度时，通过将图像灰度分阶段量化成较少的级数，从而减少数据位，获得数据量压缩的效果。将感兴趣的灰度范围线性扩展，相对抑制不感兴趣的灰度区域，这是一种通过改变图像像元亮度的分布态势、扩展灰度分布区间来改变图像像元对比度，从而提升图像质量的处理方法。因亮度值是辐射强度的反映，所以，也称其为辐射增强。常用的方法有对比度线性变换和非线性变换。该方法的关键是找到1个函数，并以此函数对图像中每一个像元进行变换，使像元得到统一的重新分配，构成得到反差增强的图像。

2.4 阈值切分（图像二值化）

图像的二值化处理是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，即使整个图像呈现出明显的黑白效果。将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取获得仍可反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位。图像的二值化有利于图像的进一步处理，使图像变得简单、数据量减少，凸显感兴趣目标的轮廓。进行二值图像的处理和分析时，要将灰度图像二值化，从而得到二值化图像。

3 利用Photoshop完成数字图像处理

数字图像处理包含的内容十分庞大，其作为重要的研究领域之一，有很多研究成果不断涌现，为各行各业的图像处理提供了有力支撑，但因所涉及的理论较为复杂，教师在使用时很难直接应用。本文以数字图像处理的理论为指导，使用Photoshop软件进行简单的数字图像处理，可达到较好的效果。各命令的效果如表1所示。

3.1 图像取反

在Photoshop中，可利用“反相”命令将图像取反。选择“图像”→“调整”→“反相”命令，可对图像进行反相，将正片黑白图像变成负片，或将扫描的黑白负片转换为正片。此外，彩色图像也可使用反相命令得到反相后的效果。

3.2 动态范围压缩

在Photoshop中，可利用“色阶”命令进行图像的动态范围压缩，从而增强图像的清晰度。色阶是用直方图描述出整张图片的明暗信息，修改色阶即扩大照片的动态范围（相机能记录的亮度范围），从而有利于查看、修正、曝光、调色和提高对比度等。曝光过度会导致亮度溢出；曝光不足会导致暗部溢出。

选择“图像”→“调整”→“色阶”命令可打开色阶框，从左至右是从暗到亮的像素分布，黑色三角代表最暗的部分（纯黑）；白色三角代表最亮的部分（纯白）；灰色三角代表中间调，可以改变中间调的亮度，因为其左边代表整张相片的暗部，右边代表整张相片的亮部，当右移灰色滑块时，会有更多的中间调像素进入暗部，进而变暗，反之亦然。

3.3 增强对比度

在Photoshop中，可以利用“曲线”命令增强图像的对比度。“曲线”命令可以调节曲线的方式调整图像的色调，此命令的优点在于能调整图像中的每一个色调，且可在色调与色调之间调整图像。用鼠标点击需要调节的范围，单击后会在曲线上标出，改变曲线上标出点的曲线斜率以增加图像的对比度。选择“图像”→“调整”→“曲线”命令，打开“曲线”调整框，根据需求对图像进行调整。

3.4 阈值切分（图像二值化）

在Photoshop中，可利用“阈值”命令实现图像的二值化。“阈值”命令可将灰度或彩色图像转变为高对比度的黑白图像。阈值即临界值，Photoshop中的阈值实际上是基于图片亮度的黑白分界值，默认值为50%中性灰，即128，亮度>128（<50%的灰）的会变白；<128（>50%的灰）的会变黑。

所有比阈值亮的像素会转换为白色；所有比阈值暗的像素会转换为黑色。“阈值”命令对确定图像的最亮和最暗区域很有用。在图像的二值化中，二值化的结果严重依赖于阈值的选择。选择“图像”→“调整”→“阈值”命令，打开“阈值”调整框，可在阈值色阶文本框中输入1个数值，从而确定图像的黑白分界线。

4 结束语

图像增强法是通过一定手段对原图像附加一些信息或变换数据，有选择性地突出图像中感兴趣的特征或抑制（掩盖）图像中某些不需要的特征，使图像与视觉响应特性相匹配。在图像增强的过程中，如果不分析图像降质的原因，则处理后的图像可能无法接近原始图像。在使用时，针对灰度图像，可根据不同的要求选择合适的处理方法，处理后的图像基本可满足要求。需要注意的是，数字图像处理中的很多技术都是通过细微变化来改善图像效果的，所以，适当调整是十分重要的，过度调整会破坏原有图像中的大量细节并产生明显的变形，将无助于提升图像质量，无法达到预想的效果。

参考文献

[1]陈捷.数字增强技术在教学中的应用[J].北京教育学院学报（自然科学版），2011（4）.

[2]吴雅琴，王晓东，吴晓萍.利用Photoshop进行数字医学图像增强处理的实践[J].中国医学教育技术，2011，25（4）：36-44.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： Most of the digital image processing technology theory abstruse， contains a large number of algorithms， direct application of this technique for application has the certain difficulty， but to image processing theory to guide， in some non-real time image processing， by Photoshop software can show the need for the picture material for image processing， so as to improve the effect of image processing to provide technical support.

Key words： image processing technology； Photoshop； gray level mapping； contrast