圖像增強(qiáng)論文

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1、1.圖像增強(qiáng)在圖像形成、傳輸或變換的過程中，由于受到一些客觀因素的影響,會(huì)使圖像產(chǎn)生失真，如圖像對(duì)比度降低和圖像模糊等等。因此需要利用圖像增強(qiáng)技術(shù)改善這種情況，圖像增強(qiáng)的口的在于：(1)采用一系列技術(shù)改善圖像的視覺效果，提高圖像的清晰度；(2)將圖像轉(zhuǎn)換成一種適于人或機(jī)器進(jìn)行分析處理的形式。他不是以圖形保證度為原則，而是通過處理設(shè)法有選擇地便丁人或機(jī)器分析某些感興趣的信息，抑制一些無用的信息，以提高圖像的使用價(jià)值。圖像增強(qiáng)口前還缺乏統(tǒng)一的理論，這與沒有衡量圖像增強(qiáng)質(zhì)量通用的、客觀的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。增強(qiáng)的方法往往具有針對(duì)性，增強(qiáng)的結(jié)果只

2、是靠人的主觀感覺加以評(píng)價(jià)。因此，圖像增強(qiáng)的方法只能冇選擇的使用。圖像增強(qiáng)的方法從增強(qiáng)的作用域出發(fā)，可以分為空間域增強(qiáng)和頻率域增強(qiáng)兩種?？臻g域增強(qiáng)是直接對(duì)像素灰度進(jìn)行操作，屬于直接增強(qiáng)的方法，它包插對(duì)比度的灰度變換和直方圖變換、消除噪聲的平滑法和增強(qiáng)邊緣的銳化法。頻率域增強(qiáng)是對(duì)圖像經(jīng)傅里葉變換后的頻譜成分進(jìn)行操作，然后經(jīng)過傅里葉逆變換獲得所需結(jié)杲。1.灰度變換在圖像采集過程中，由于掃描系統(tǒng)或者光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)多方面的原因,常出現(xiàn)圖像不均勻，對(duì)比度不足等脾端，是人眼在觀看圖像吋視覺效果很茅?；叶茸儞Q就是在圖像采集系統(tǒng)中對(duì)圖像像素經(jīng)行修止

3、，是整幅圖像成像均勻?；叶茸儞Q可使圖像動(dòng)態(tài)范圍增大，圖像對(duì)比度擴(kuò)展，圖像變清晰，特征明顯，是圖像增強(qiáng)的重要手段之一。灰度變換增強(qiáng)是對(duì)圖像在空域中進(jìn)行增強(qiáng)的一種簡單方法。根據(jù)需要，灰度增強(qiáng)一般有三種方法：(1)一種是對(duì)圖像的不均勻性進(jìn)行修正，如曝光不均勻，使圖像半邊暗半邊亮。對(duì)圖像逐點(diǎn)進(jìn)行不同程度的灰度級(jí)校正，目的是使整幅圖像灰度均勻。(2)另一種是針對(duì)圖像某一部分或整幅圖像曝光不足而使用的灰度級(jí)變換，其口的是增加圖像灰度的對(duì)比度。(3)第三種是直方圖修正，能夠使圖像具有所需要的灰度分布。灰度變換可以分為三種：線性變換、分段變換和

4、非線性變換。2.1非線性變換若D'二T(D)是一個(gè)線性單值函數(shù)，則由它確定的灰度變換稱為灰度線性變換2.1.1非線性變換的原理令圖像/V,丿）的灰度范圍為[a,b],線性變換后圖像gli,丿）的范圍為如圖，gli,J）與f（i,力之間的關(guān)系式為:b-aC/QJD(2.1.1)圖2.1.1線性變換示意圖2.1.2非線性變換的應(yīng)用在曝光不足或過度的情況下，圖像灰度可能會(huì)局限在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。這時(shí)在顯示器上看到的將是一個(gè)模糊不清、似乎沒有灰度層次的圖像。對(duì)曝光不足的圖像采用線性變換對(duì)圖像每一個(gè)像素灰度作線性拉伸?？捎行У馗纳茍D像視覺

5、效果。如下圖所示：(a)(b)圖2.1.2灰度線性變換圖例(a)原圖(b)線性變換后的圖像2.2分段線性變換ULihiJiiiliil11IIIIlli..(a)(b)圖2.2.1(a)原圖直方圖(b)變換后的直方圖分段線性變換是將圖像的值域分成多個(gè)不同的線性變換的一種算法。2.2.1分段線性變換的原理設(shè)原圖像f（x,y）在［0,MZI,感興趣目標(biāo)的灰度范圍在［a,b］,欲使其灰度范圍拉仲到［c,d］,則對(duì)應(yīng)的分段線性變換表達(dá)式為［［陋-刖阿"）（22］）g{x,y)QabMffg)圖2.2.1分段線性變換對(duì)灰度區(qū)間［a,b］進(jìn)

6、行線性拉伸,而灰度區(qū)間［0,a］和［b,M/］則被壓縮。通過調(diào)整折線拐點(diǎn)的位置及控制分段直線的斜率，可對(duì)任一灰度區(qū)間進(jìn)行拉伸或壓縮。2.2.2分段線性變換的應(yīng)用經(jīng)過分段線性變換后，可使所關(guān)心的圖像細(xì)節(jié)的灰度范圍得以擴(kuò)展,增強(qiáng)其對(duì)比度；同時(shí)，又使不關(guān)心的圖像細(xì)節(jié)的灰度范圍得以壓縮，降低其對(duì)比度。采用這種分段線性變換，變換前后整幅圖像總的灰度范圍是不變的。示例如下圖

7、3.1對(duì)數(shù)變換對(duì)數(shù)變換的原理對(duì)數(shù)變換的一般表達(dá)式為(2.3.1)這里a,b,c是為了調(diào)整曲線的位置和形狀而引入的參數(shù)。當(dāng)希望對(duì)圖像的低灰度區(qū)較人的拉伸而對(duì)高灰度區(qū)壓縮時(shí)，可采用這種變換，它能使圖像灰度分布與人的視覺特性相匹配。對(duì)數(shù)變換的示例使窄帶低灰度輸入圖像值映射為寬帶輸出值，可以利用這種變換來擴(kuò)展被壓縮的高值圖像屮的暗像素，相對(duì)的是反對(duì)數(shù)變換的調(diào)整值；對(duì)數(shù)函數(shù)有它重要的特征，就是它很大程度上壓縮了圖像像素值的動(dòng)態(tài)范圍。其示例如下〔a）原圖4x10’3x1O42x1O41x1O^O50100150200250(b)對(duì)救變換后的

8、結(jié)果圖圖2.3.2對(duì)數(shù)變換效果比較2.3.2指數(shù)變換指數(shù)變換的原理指數(shù)變換的一?般表達(dá)式為/?jc[f(i,j)-a]i/ccc、g(I,J)=b-1(2.3.3)這里參數(shù)a,b,c用來調(diào)整曲線的位置和形狀。這種變換能對(duì)圖像的高灰度區(qū)給予較大的拉伸。指數(shù)曲線屮r