第4章空域圖像增強(qiáng)ppt課件.ppt

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1、第4章圖象增強(qiáng)§1點(diǎn)處理§2圖象平滑§3圖象銳化／邊緣增強(qiáng)§4圖像增強(qiáng)應(yīng)用實(shí)例本章重難點(diǎn)為什么要進(jìn)行圖像增強(qiáng)？圖像直方圖反應(yīng)了圖像的什么特征？灰度線性變換直方圖均衡化平滑模板和銳化模板的區(qū)別圖象增強(qiáng)的目的是采用某種技術(shù)手段，改善圖象的視覺效果，或?qū)D象轉(zhuǎn)換成更適合于人眼觀察和機(jī)器分析識別的形式，以便從圖象中獲取更有用的信息。圖象增強(qiáng)與感興趣物體特性、觀察者的習(xí)慣和處理目的相關(guān)，因此，圖象增強(qiáng)算法應(yīng)用是有針對性的，并不存在通用的增強(qiáng)算法。圖象增強(qiáng)的基本方法：1、空域處理：點(diǎn)處理（圖象灰度變換、直方圖均衡、偽彩色處理等）；鄰域處理（線性、非線性平滑和銳化等）；2、頻域處理：高、低

2、通濾波、同態(tài)濾波等。什么是直方圖？直方圖是圖象的一種統(tǒng)計(jì)表達(dá)直方圖反映了圖像中灰度的分布情況認(rèn)識圖像的直方圖灰度統(tǒng)計(jì)直方圖1-D的離散函數(shù)提供了圖象象素的灰度值分布情況計(jì)算：設(shè)置一個(gè)有L個(gè)元素的數(shù)組，對原圖的灰度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)不同類型的圖像對應(yīng)的直方圖如圖4.4.2T§1點(diǎn)處理（PointOperation)點(diǎn)處理實(shí)際上是一種圖象灰度變換，它將輸入圖象f(x,y)中灰度r，通過映射函數(shù)T（·）映射成輸出圖象g(x,y)中的灰度s，與圖象象素位置及被處理象素鄰域灰度無關(guān)。其映射函數(shù)和變換示意圖如下：g(x,y)=T[f(x,y)]f(x,y)=rg(x,y)=s圖象的點(diǎn)處理操作關(guān)鍵

3、在于設(shè)計(jì)合適的映射函數(shù)（曲線），映射函數(shù)的設(shè)計(jì)有兩類方法，一類是根據(jù)圖象特點(diǎn)和處理工作需求，人為設(shè)計(jì)映射函數(shù)，試探其處理效果；另一類設(shè)計(jì)方法是從改變圖象整體的灰度分布出發(fā)，設(shè)計(jì)一種映射函數(shù)，使變換后圖象灰度直方圖達(dá)到或接近預(yù)定的形狀。前者包括直接灰度變換方法和偽彩色處理等，后者為圖象直方圖修整方法，將在后面一一介紹。1.1.1灰度線性變換對輸入圖象灰度作線性擴(kuò)張或壓縮，映射函數(shù)為一個(gè)直線方程，其表達(dá)式和演示控件如下：g(x,y)=af(x,y)+b;其中：a相當(dāng)于變換直線的斜率,b相當(dāng)于截距；a>1----對比度擴(kuò)張b=0：a<1——對比度壓縮a=1——相當(dāng)于復(fù)制b≠0:灰度

4、偏置思考一下：為什么系數(shù)a大于1的時(shí)候是對比度擴(kuò)張，而系數(shù)a小于1的時(shí)候是對比度壓縮呢？取圖像初始灰度在60-150之間。當(dāng)a=2，b=-50，變換后圖像灰度取值范圍是多少？取圖像初始灰度在60-150之間。當(dāng)a=1/2，b=50，變換后圖像灰度取值范圍是多少？1.1.2分段線性處理與線性變換相類似，都是對輸入圖象的灰度對比度進(jìn)行拉伸（Contraststretching），只是對不同灰度范圍進(jìn)行不同的映射處理。當(dāng)灰度范圍分成三段時(shí)，其表達(dá)式及演示示意如下：r1f(x,y);0

5、;f2

6、直方圖修整法1.2.1直方圖均衡化(Histogramequalization)圖象直方圖描述圖象中各灰度級出現(xiàn)的相對頻率.基于直方圖的灰度變換,是調(diào)整圖象直方圖到一個(gè)預(yù)定的形狀.例如,一些圖象由于其灰度分布集中在較窄的區(qū)間，對比度很弱,圖象細(xì)節(jié)看不清楚.此時(shí),可采用圖像灰度直方圖均衡化處理,使得圖象的灰度分布趨向均勻,圖像所占有的象素灰度間距拉開,加大了圖像反差，改善視覺效果,達(dá)到增強(qiáng)目的。直方圖均衡化處理算法描述：原始圖象灰度級r歸一化在0?1之間，即0≦r≦1.pr(r)為原始圖象灰度分布的概率密度函數(shù),直方圖均衡化處理實(shí)際上就是尋找一個(gè)灰度變換函數(shù)T，使變化后的灰度值

7、S=T(r),其中，歸一化為0≦s≦1,即建立r與s之間的映射關(guān)系，要求處理后圖象灰度分布的概率密度函數(shù)ps(s)=1，期望所有灰度級出現(xiàn)概率相同。從下頁圖中可以看出在灰度變換的dr和ds區(qū)間內(nèi)，象素點(diǎn)個(gè)數(shù)是不變的，因此有：當(dāng)dr0，ds0，略去下標(biāo)j有由于s=T(r)ps(s)=1，則最終得到直方圖均衡化的灰度變換函數(shù)為它是原始圖象灰度r的累積分布函數(shù)（CDF）。對于數(shù)字圖象離散情況，其直方圖均衡化處理的計(jì)算步驟如下：1、統(tǒng)計(jì)原始圖象的直方圖rk是歸一化的輸入圖象灰度級；2、計(jì)算直方圖累積分布曲線3、