灰度變換_原理_及matlab程序

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1、圖像灰度變換內(nèi)容摘要1引言通常經(jīng)輸入系統(tǒng)獲取的圖像信息中含有各種各樣的噪聲與畸變，例如室外光照度不夠均勻會造成圖像灰度過于集中；由攝像頭獲得的圖像經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、線路傳送都會產(chǎn)生噪聲污染等等，這些不可避免地影響系統(tǒng)圖像清晰度，降低了圖像質(zhì)量，輕者表現(xiàn)為圖像不干凈，難以看清細節(jié)；重者表現(xiàn)為圖像模糊不清，連概貌都看不出來。因此，在對圖像經(jīng)行分析前，必須對圖像質(zhì)量經(jīng)行改善，一般情況下改善的方法有兩類：圖像增強和圖像復(fù)原。圖像增強的目的是設(shè)法改善圖像的視覺效果，提高圖像的可讀性，將圖像中感興趣的特征有選擇的突出，便于人與

2、計算機的分析和處理。圖像增強不考慮圖像質(zhì)量下降的原因，只將圖像中感興趣的特征有選擇的突出，而衰減不需要的特征?；叶茸儞Q是圖像增強處理中一種非?；A(chǔ)直接的空間域圖像處理方法?；叶茸儞Q是根據(jù)某種條件按一定變換關(guān)系逐點改變原圖像中每一個像素灰度值的方法。1.灰度的線性變換當圖像由于成像時曝光不足或過度,由于成像設(shè)備的非線性或圖像記錄設(shè)備動態(tài)范圍太窄等因素,都會產(chǎn)生對比度不足的弊病,使圖像中的細節(jié)分辨不清。這時如將圖像灰度線性擴展,常能顯著改善圖像的主觀質(zhì)量。假設(shè)原圖像f(x,y)的灰度范圍是[a,b]希望變換后圖像的灰

3、度范圍擴展到[c,d]則：Mf表示f(x,y)的最大值。在線性灰度變換中,灰度執(zhí)照完全線性變換函數(shù)進行變換。該線性灰度線性變換函數(shù)f(r)是一個一維線性函數(shù):其中,a為線性變換的斜率,b為線性變換函數(shù)在y軸的截距,如圖1所示。在灰度的線性變換中,當a>1時,輸出圖像的對比度將增大;當a<1時,輸出圖像的對比度將減小;當a=1且b?0時,所進行的操作僅使所有像素的灰度值上移或下移,其效果是使整個圖像更暗或更亮;如果a<0,則暗區(qū)域?qū)⒆兞?亮區(qū)域?qū)⒆儼怠?分段線性灰度變換為了突出感興趣的目標或者灰度區(qū)間,相對抑制那些

4、不感興趣的灰度區(qū)域,可采用分段線性法。常用的是三段線性變換。分段線性變換稱為圖像直方圖的拉伸,它與完全線性變換類似,其不同之處在于其變換函數(shù)是分段的,如圖2所示：其變換函數(shù)表達式如下:灰度拉伸可以更加靈活地控制輸出灰度直方圖的分布,它可以有選擇地拉伸某段灰度區(qū)間以改善輸出圖像。圖2所示的變換函數(shù)的運算結(jié)果是將原圖在r1和r2之間的灰度拉伸到s1和s2之間。如果一幅圖像灰度集中在較暗的區(qū)域而導致圖像偏暗,可以用灰度拉伸功能來拉伸(斜率>1)物體灰度區(qū)間以改善圖像;同樣如果圖像灰度集中在較亮的區(qū)域而導致圖像偏亮,也可

5、以用灰度拉伸功能來壓縮(斜率<1)物體灰度區(qū)間來改善圖像質(zhì)量。3非線性灰度變換一些圖片的像素過于集中于中間灰度部分，而其他部分的像素數(shù)很少，可以壓縮像素數(shù)小的部分，擴展像素數(shù)集中的部分。如果只想了解圖像的某一部分，那么可以壓縮其它部分，對關(guān)注的部分進行變換。當用某些非線性函數(shù)作為圖像的映射函數(shù)時,可實現(xiàn)圖像灰度的非線性變換,如利用對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等可實現(xiàn)對數(shù)變換和指數(shù)變換。4，灰度直方圖圖像的直方圖包含了豐富的圖像信息，描述了圖像的灰度級內(nèi)容，反映了圖像的灰度分布情況。通過對圖像的灰度值進行統(tǒng)計，可以得到一一維

6、離散的圖像灰度統(tǒng)計直方圖函數(shù)。從數(shù)學上說，他統(tǒng)計一幅圖像中各個灰度級出現(xiàn)的次數(shù)或概率；從圖形上來說，它是個二維圖，橫坐標表示各個像素點的灰度級，縱坐標為各個灰度級上圖像像素點出現(xiàn)的個數(shù)或出現(xiàn)概率。一些常用灰度變換Matlab程序以及圖像處理效果圖1，二值化和閾值處理%圖像二值化（選取一個域值，(5)將圖像變?yōu)楹诎讏D像）I=imread('C:DocumentsandSettingsAdministrator桌面DIP-E1增強DIP-E1增強p12.tif');bw=im2bw(I,0.5);%選取閾

7、值為0.5subplot(1,3,1);imshow(I);title('原圖');subplot(1,3,2);imshow(bw);title('顯示二值圖像');J=find(I<150);I(J)=0;J=find(I>=150);I(J)=255;subplot(1,3,3);imshow(I);title('圖像二值化(域值為150）');2非線性變換%對數(shù)變換I=imread('C:DocumentsandSettingsAdministrator桌面DIP-E1增強DIP-E1增強p1

8、2.tif');I=mat2gray(I);%對數(shù)變換不支持uint8類型數(shù)據(jù)，將一個矩陣轉(zhuǎn)化為灰度圖像的數(shù)據(jù)格式(double)J=log(I+1);subplot(1,2,1);Imshow(I);%顯示圖像title('原圖');subplot(1,2,2);Imshow(J);title('對數(shù)變換后的圖像')3，反色變換I1=imread('C:Documen