第3章空域圖像增強(qiáng)ppt課件.ppt

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1、空間域圖像增強(qiáng)第三章圖像在系統(tǒng)中成像、復(fù)制、傳輸時(shí)，總要產(chǎn)生某些降質(zhì)。這些降質(zhì)會(huì)使計(jì)算機(jī)從圖像中提取信息時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，因此有必要對(duì)降質(zhì)的圖像進(jìn)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(shè)法進(jìn)行補(bǔ)償，稱之為圖像的復(fù)原。其二是不考慮降質(zhì)的原因，憑借人的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)，將圖像中感興趣的特征盡量突出出來(lái)，而衰減抑制不需要的特征，稱之為圖像的增強(qiáng)。引言圖像增強(qiáng)是采用一系列技術(shù)去改善圖像的視覺(jué)效果,或?qū)D像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或機(jī)器進(jìn)行分析和處理的形式。例如采用一系列技術(shù)有選擇地突出某些感興趣的信息，同時(shí)抑制一些

2、不需要的信息，提高圖像的使用價(jià)值。圖像增強(qiáng)的首要目標(biāo)是處理圖像，使其比原圖像更適合于特定應(yīng)用。圖像增強(qiáng)的概念圖像增強(qiáng)的方法圖像增強(qiáng)方法從增強(qiáng)的作用域出發(fā)，可分為空間域增強(qiáng)和頻率域增強(qiáng)兩種?？臻g域增強(qiáng)方法對(duì)圖像像素進(jìn)行直接處理頻域增強(qiáng)方法將圖像經(jīng)傅立葉變換后的頻譜成分進(jìn)行處理，然后逆傅立葉變換獲得所需的圖像。*圖像增強(qiáng)的通用理論是不存在的空間域圖像增強(qiáng)主要內(nèi)容基本灰度變換直方圖處理算術(shù)/邏輯操作增強(qiáng)平滑空間濾波銳化空間濾波3.1背景知識(shí)空間域增強(qiáng)是指增強(qiáng)構(gòu)成圖像的像素。空域處理可由定義式：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(duì)f的一種操作，其定義在(x,y)的鄰域。T操作最簡(jiǎn)單的形式是鄰域?yàn)?*1的尺度（即單個(gè)像素）。在這種情況下，g僅依賴于f在(x,y)點(diǎn)的值，T操作成為灰度級(jí)變換函數(shù)，形式為：s=T(r)，s和r表示g和f在任一點(diǎn)的灰度級(jí)。圖像在任一點(diǎn)的增強(qiáng)僅依賴于該點(diǎn)的灰度，稱為點(diǎn)操作。3.1背景知識(shí)3.1背景知識(shí)這種操作會(huì)產(chǎn)生比原始圖像更高的對(duì)比度，灰度級(jí)低于m時(shí)變暗，高于m時(shí)變亮。（對(duì)比度擴(kuò)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(qiáng)的某些灰度變換函數(shù)3.2基本灰度變換反比正比對(duì)數(shù)指數(shù)反對(duì)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(chǔ)在一個(gè)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(chǔ)在一個(gè)一維陣列中S…165166167….236236237…r…353637….168169170…3.2.1圖像反轉(zhuǎn)灰度級(jí)范圍為[0,L-1]的圖像反轉(zhuǎn)可表示為：s=L-1-r適用于增強(qiáng)嵌入于圖像的暗色區(qū)域的白色或灰色細(xì)節(jié)3.2.2對(duì)數(shù)變換對(duì)數(shù)變換表達(dá)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(dòng)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(yīng)現(xiàn)象的過(guò)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?qǐng)D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(duì)比拉伸最簡(jiǎn)單的分段線性函數(shù)之一是對(duì)比拉伸變換。低對(duì)比度圖像可由照明不足、成像傳感器動(dòng)態(tài)范圍太小，甚至在圖像獲取過(guò)程中透鏡光圈設(shè)置錯(cuò)

6、誤引起。對(duì)比拉伸的思想是提高圖像處理時(shí)灰度級(jí)的動(dòng)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(yīng)用包括增強(qiáng)特征和增強(qiáng)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(duì)任意m比特灰度級(jí)的圖像可用多項(xiàng)式表示，圖像可分解成m個(gè)二值圖。即m個(gè)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(jí)的函數(shù)，描述的是圖像中該灰度級(jí)的像素的個(gè)數(shù)：從圖形上說(shuō)，其橫坐標(biāo)是灰度級(jí)，縱坐標(biāo)是該灰度出現(xiàn)的頻率；從數(shù)學(xué)上說(shuō)，灰度直方圖是圖像各灰度值統(tǒng)計(jì)特性與圖像灰度值的函數(shù)，它

7、統(tǒng)計(jì)一幅圖像中各灰度級(jí)出現(xiàn)的次數(shù)或概率。3.3直方圖處理灰度級(jí)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(jí)灰度，nk是圖像中灰度級(jí)為rk的像素的個(gè)數(shù)。直方圖歸一化這里k=0,1,2,……,L-1。給出了灰度級(jí)為發(fā)生的概率估計(jì)值，n為圖像像素的總數(shù)。一個(gè)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(shù)的基礎(chǔ)，直方圖操作能有效地用于圖像增強(qiáng)。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(qiáng)圖像的灰度級(jí)。假設(shè)r被歸一化到區(qū)間[0,L-1]。對(duì)于任一個(gè)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(duì)于每一個(gè)象素值r產(chǎn)生一個(gè)灰度值s。顯然可以假設(shè)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(dāng)時(shí),。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(jiǎn)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(gè)尤為重要的變換函數(shù)如下:其中w是積分變量。