第3章空域圖像增強ppt課件.ppt

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1、空間域圖像增強第三章圖像在系統(tǒng)中成像、復制、傳輸時，總要產(chǎn)生某些降質(zhì)。這些降質(zhì)會使計算機從圖像中提取信息時發(fā)生錯誤，因此有必要對降質(zhì)的圖像進行處理改善。引言改善的方法有兩種：其一是根據(jù)降質(zhì)的原因，設法進行補償，稱之為圖像的復原。其二是不考慮降質(zhì)的原因，憑借人的感覺和經(jīng)驗，將圖像中感興趣的特征盡量突出出來，而衰減抑制不需要的特征，稱之為圖像的增強。引言圖像增強是采用一系列技術去改善圖像的視覺效果,或將圖像轉換成一種更適合于人或機器進行分析和處理的形式。例如采用一系列技術有選擇地突出某些感興趣的信息，同時抑制一些

2、不需要的信息，提高圖像的使用價值。圖像增強的首要目標是處理圖像，使其比原圖像更適合于特定應用。圖像增強的概念圖像增強的方法圖像增強方法從增強的作用域出發(fā)，可分為空間域增強和頻率域增強兩種?？臻g域增強方法對圖像像素進行直接處理頻域增強方法將圖像經(jīng)傅立葉變換后的頻譜成分進行處理，然后逆傅立葉變換獲得所需的圖像。*圖像增強的通用理論是不存在的空間域圖像增強主要內(nèi)容基本灰度變換直方圖處理算術/邏輯操作增強平滑空間濾波銳化空間濾波3.1背景知識空間域增強是指增強構成圖像的像素?？沼蛱幚砜捎啥x式：g(x,y)=T[f(

3、x,y)]。其中f(x,y)是輸入圖像，g(x,y)是處理后的圖像，T是對f的一種操作，其定義在(x,y)的鄰域。T操作最簡單的形式是鄰域為1*1的尺度（即單個像素）。在這種情況下，g僅依賴于f在(x,y)點的值，T操作成為灰度級變換函數(shù)，形式為：s=T(r)，s和r表示g和f在任一點的灰度級。圖像在任一點的增強僅依賴于該點的灰度，稱為點操作。3.1背景知識3.1背景知識這種操作會產(chǎn)生比原始圖像更高的對比度，灰度級低于m時變暗，高于m時變亮。（對比度擴展）極限情況下產(chǎn)生二值圖像，這種情況下的映射稱之為閾值函數(shù)

4、用于圖像增強的某些灰度變換函數(shù)3.2基本灰度變換反比正比對數(shù)指數(shù)反對數(shù)N次方根s=T(r)T把像素值r映射成s變換T的值通常存儲在一個一維陣列中3.2基本灰度變換s=Alog(r+1)A為調(diào)整參數(shù)T把像素值r映射成s變換T的值通常存儲在一個一維陣列中S…165166167….236236237…r…353637….168169170…3.2.1圖像反轉灰度級范圍為[0,L-1]的圖像反轉可表示為：s=L-1-r適用于增強嵌入于圖像的暗色區(qū)域的白色或灰色細節(jié)3.2.2對數(shù)變換對數(shù)變換表達式為：s=c*log(1

5、+r)這種變換使窄帶低灰度輸入圖像值映射為寬帶輸出值。壓縮了圖像像素值的動態(tài)范圍。冪次變換的基本形式為：3.2.3冪次變換陰極射線管裝置的伽馬校正用于修正冪次響應現(xiàn)象的過程稱為伽馬校正3.2.3冪次變換c=1，人的脊椎骨折的核磁共振圖像，b~d圖c=1,r=0.6,0.4,0.33.2.3冪次變換航空圖像，b~d圖c=1,r=3,4,53.2.3冪次變換3.2.4分段線性變換函數(shù)對比拉伸最簡單的分段線性函數(shù)之一是對比拉伸變換。低對比度圖像可由照明不足、成像傳感器動態(tài)范圍太小，甚至在圖像獲取過程中透鏡光圈設置錯

6、誤引起。對比拉伸的思想是提高圖像處理時灰度級的動態(tài)范圍。3.2.4分段線性變換函數(shù)灰度切割在圖像中提高特定灰度范圍的亮度通常是必要的，其應用包括增強特征和增強X射線圖中的缺陷。3.2.4分段線性變換函數(shù)位圖切割對任意m比特灰度級的圖像可用多項式表示，圖像可分解成m個二值圖。即m個位平面。3.2.4分段線性變換函數(shù)3.3直方圖處理灰度直方圖是灰度級的函數(shù)，描述的是圖像中該灰度級的像素的個數(shù)：從圖形上說，其橫坐標是灰度級，縱坐標是該灰度出現(xiàn)的頻率；從數(shù)學上說，灰度直方圖是圖像各灰度值統(tǒng)計特性與圖像灰度值的函數(shù)，它

7、統(tǒng)計一幅圖像中各灰度級出現(xiàn)的次數(shù)或概率。3.3直方圖處理灰度級為[0，L-1]范圍的數(shù)字圖像的直方圖是離散函數(shù)，rk是第k級灰度，nk是圖像中灰度級為rk的像素的個數(shù)。直方圖歸一化這里k=0,1,2,……,L-1。給出了灰度級為發(fā)生的概率估計值，n為圖像像素的總數(shù)。一個歸一化的直方圖其所有部分之和等于1。直方圖是多種空間域處理技術的基礎，直方圖操作能有效地用于圖像增強。3.3直方圖處理3.3直方圖處理考慮連續(xù)函數(shù)并讓變量r代表增強圖像的灰度級。假設r被歸一化到區(qū)間[0,L-1]。對于任一個滿足上述條件的r,我

8、們注意以下變換形式在原始圖像中,對于每一個象素值r產(chǎn)生一個灰度值s。顯然可以假設變換函數(shù)T(r)滿足以下條件:1)T(r)在區(qū)間[0,1]中為單值且單調(diào)遞增。2)當時,。3.3.1直方圖均衡化T(r)在區(qū)間[0,L-1]中為單值且單調(diào)遞增。那么變換s的概率密度函數(shù)可由以下簡單公式得到:01rksk=T(rk)srT(r)3.3.1直方圖均衡化在圖像處理中一個尤為重要的變換函數(shù)如下:其中w是積分變量。