遙感圖像處理_第3講(圖像增強(qiáng)).ppt

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1、數(shù)字圖像增強(qiáng)數(shù)字圖象增強(qiáng)目的增強(qiáng)目視效果提高圖像質(zhì)量和突出所需信息，有利于分析判讀或作進(jìn)一步的處理數(shù)字圖象增強(qiáng)對(duì)比度變換空間濾波圖像運(yùn)算多光譜變換對(duì)比度變換是一種通過(guò)改變圖像像元的亮度值來(lái)改變圖像像元對(duì)比度，從而改善圖像質(zhì)量的圖像處理方法。因?yàn)榱炼戎凳禽椛鋸?qiáng)度的反映，所以也稱之為輻射增強(qiáng)。常用的方法有對(duì)比度線性變換和非線性變換。從直方圖形態(tài)判斷圖像質(zhì)量對(duì)比度變換線性變換為了改善圖像的對(duì)比度，必須改變圖像像元的亮度值，并且這種改變需符合一定的數(shù)學(xué)規(guī)律，即在運(yùn)算過(guò)程中有一個(gè)變換函數(shù)。如果變換函數(shù)是線性的或分段線性的，這種變換就是線性變換。線性變換是圖像增強(qiáng)處理最常用的方法。直方圖數(shù)字圖像最

2、小值最大值線性變換將亮度值為0～15圖像拉伸為0～30，要設(shè)計(jì)一個(gè)線性變換函數(shù)，橫坐標(biāo)xa為變換前的亮度值，縱坐標(biāo)xb為變換后的亮度值。當(dāng)亮度值xa從0～15變換成xb從0～30，變換函數(shù)在圖中是一條直線OO’，方程式為變換前后直方圖對(duì)比變換后圖像線性變換一般情況下，當(dāng)線性變換時(shí)，變換前圖像的亮度范圍xa為a1～a2，變換后圖像的亮度范圍xb為b1～b2，變換關(guān)系是直線，則變換方程為線性變換通過(guò)調(diào)整參數(shù)a1，a2，b1，b2，即改變變換直線的形態(tài)，可以產(chǎn)生不同的變換效果。若a2-a1b2-b1，亮度范圍縮小，圖像被壓縮。對(duì)于a2與

3、a1，是取在圖像亮度值的全部或部分，偏亮或偏暗處，均可根據(jù)對(duì)圖像顯示效果的需要而人為地設(shè)定。線性變換有時(shí)為了更好地調(diào)節(jié)圖像的對(duì)比度，需要在一些亮度段拉伸，而在另一些亮度段壓縮，這種變換稱為分段線性變換。分段線性變換時(shí)，變換函數(shù)不同，在變換坐標(biāo)系中成為拆線，拆線間斷點(diǎn)的位置根據(jù)需要決定。從圖中可以看出，第一、三段為壓縮，第二段為拉伸，每一段的變換方程為：①②③變化前亮度值0123456789101112131415變化后亮度值0011122468101213141415結(jié)果比較非線性變換當(dāng)變換函數(shù)是非線性時(shí)，即為非線性變換。非線性變換的函數(shù)很多，常用的有指數(shù)變換和對(duì)數(shù)變換。非線性變換指數(shù)

4、變換其意義是在亮度值較高的部分xa擴(kuò)大亮度間隔，屬于拉伸，而在亮度值較低的部分xb縮小亮度間隔，屬于壓縮，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為a，b，c為可調(diào)參數(shù)，可以改變指數(shù)函數(shù)曲線的形態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)不同的拉伸比例。非線性變換對(duì)數(shù)變換與指數(shù)變換相反，它的意義是在亮度值較低的部分拉伸，而在亮度值較高的部分壓縮，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為a，b，c仍為可調(diào)參數(shù)，由使用者決定其值。空間濾波對(duì)比度擴(kuò)展的輻射增強(qiáng)是通過(guò)單個(gè)像元的運(yùn)算從整體上改善圖像的質(zhì)量。而空間濾波則是以重點(diǎn)突出圖像上的某些特征為目的的，如突出邊線或紋理等，因此通過(guò)像元與其周圍相鄰像元的關(guān)系，采用空間域中的鄰域處理方法。它仍屬于一種幾何增強(qiáng)處理，主要包括平滑和銳

5、化?？臻g濾波圖像卷積運(yùn)算是在空間域上對(duì)圖像作局部檢測(cè)的運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)平滑和銳化的目的。具體作法是選定一卷積函數(shù)，又稱“模板”，實(shí)際上是一個(gè)M×N圖像。二維的卷積運(yùn)算是在圖像中使用模板來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的?？臻g濾波從圖像左上角開始開一與模板同樣大小的活動(dòng)窗口，圖像窗口與模板像元的亮度值對(duì)應(yīng)相乘再相加。假定模板大小為M*N，窗口為Φ(m,n)，模板為t(m，n)，則模板運(yùn)算為:將計(jì)算結(jié)果r（i，j）放在窗口中心的像元位置，成為新像元的灰度值。然后活動(dòng)窗口向右移動(dòng)一個(gè)像元，再按公式做同樣的運(yùn)算，仍舊把計(jì)算結(jié)果放在移動(dòng)后的窗口中心位置上，依次進(jìn)行，逐行掃描，直到全幅圖像掃描一遍結(jié)束，則新圖像生成?？臻g濾

6、波平滑圖像中出現(xiàn)某些亮度變化過(guò)大的區(qū)域，或出現(xiàn)不該有的亮點(diǎn)（“噪聲”）時(shí)，采用平滑的方法可以減小變化，使亮度平緩或去掉不必要的“噪聲”點(diǎn)。具體方法有：均值平滑中值濾波空間濾波均值平滑是將每個(gè)像元在以其為中心的區(qū)域內(nèi)取平均值來(lái)代替該像元值，以達(dá)到去掉尖銳“噪聲”和平滑圖像目的的。區(qū)域范圍取作M×N時(shí)，求均值公式為具體計(jì)算時(shí)常用3×3的模板作卷積運(yùn)算，其模板為t(m,n)=或t(m,n)=1/91/91/91/91/91/91/91/91/91/81/81/81/801/81/81/81/8空間濾波中值平滑是將每個(gè)像元在以其為中心的鄰域內(nèi)取中間亮度值來(lái)代替該像元值，以達(dá)到去尖銳“噪聲”和平

7、滑圖像目的的。具體計(jì)算方法與模板卷積方法類似，仍采用活動(dòng)窗口的掃描方法。取值時(shí)，將窗口內(nèi)所有像元按亮度值的大小排列，取中間值作為中間像元的值。所以M×N取奇數(shù)為好。一般來(lái)說(shuō)，圖像亮度為階梯狀變化時(shí)，取均值平滑比取中值濾波要明顯得多，而對(duì)于突出亮點(diǎn)的“噪聲”干擾，從去“噪聲”后對(duì)原圖的保留程度看取中值要優(yōu)于取均值。銳化為了突出圖像的邊緣、線狀目標(biāo)或某些亮度變化率大的部分，可采用銳化方法。有時(shí)可通過(guò)銳化，直接提取出需要的信息。銳化后的圖像已不再具有