空域圖像增強.ppt

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1、第3章空域圖像增強圖像增強技術(shù)是一大類基本的圖像處理技術(shù)，其目的是對圖像進行加工，以得到對具體應(yīng)用來說視覺效果更“好”、更“有用”的圖像在圖像處理中，空域是指由像素組成的空間，也就是圖像域。空域增強方法指直接作用于像素改變其特性的增強方法。具體的增強操作可僅定義在每個像素位置(x,y)上，此時稱為點操作；增強操作還可定義在每個(x,y)的某個鄰域上，此時常稱為模板操作或鄰域操作第3章空域圖像增強圖像增強:改變圖像像素的灰度值，以改變圖像灰度的動態(tài)范圍，增強圖像的對比度。增強目的：1)改善圖像的視覺效果，提高清晰度；2）將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或機器分析處理的形式。空域法：直接對圖像的像素灰

2、度值進行操作。頻域法：在變換域中，對圖像的變換值進行操作.空域增強分為：點操作和模板操作（鄰域操作）。第3章空域圖像增強3.1灰度映射3.2圖像運算3.3直方圖修正3.4空域濾波3.1灰度映射灰度映射：改變圖像像素的灰度以改善視覺效果是一種基于圖像像素的點操作映射函數(shù)：t=T(s)s：輸入像素值，t：輸出像素值灰度映射原理：根據(jù)增強的目的設(shè)計某種映射規(guī)則，并用相應(yīng)的映射函數(shù)來表示。利用映射函數(shù)可將原始圖像中每個像素的灰度都映射到新的灰度。屬于點操作。3.1灰度映射輸入和輸出均4個灰度級：R、Y、G、B。3.1灰度映射左圖增加對比度右圖降低對比度注意：一般輸入輸出的動態(tài)范圍一致。3.1灰度映射

3、常見的增強函數(shù)：取反分段增強對數(shù)3.1灰度映射1、圖像求反將原圖灰度值翻轉(zhuǎn)3.1灰度映射2、動態(tài)范圍壓縮動態(tài)范圍過大時，超出顯示設(shè)備允許范圍，直接顯示會丟失圖像細節(jié)，可進行動態(tài)范圍壓縮。目標與增強對比度相反動態(tài)范圍：是指圖像中從暗到亮的變化范圍。動態(tài)范圍對人視覺的影響：由于人眼所可以分辨的灰度的變化范圍是有限的，所以當動態(tài)范圍太大時，很高的亮度值把暗區(qū)的信號都掩蓋了。如下圖所示，將原來[0,255]范圍內(nèi)的亮暗變化，壓縮到[a,b]范圍內(nèi)。再將[a,b]范圍內(nèi)的灰度值伸展到[0,255]。3.1灰度映射11黑白ab01255abfg255另一種壓縮：3.1灰度映射3.1灰度映射3、階梯量化將

4、圖像灰度分階段量化成較少的級數(shù)，從而減少數(shù)據(jù)位，獲得數(shù)據(jù)量壓縮的效果。(圖像質(zhì)量下降)3.1灰度映射4、閾值切分（圖像二值化）增強圖只剩下2個灰度級，突出前景，抑制了背景，對比度最大，但細節(jié)全丟失了。突出感興趣部分，其余置零：255abfg2553.1灰度映射3.2圖像運算3.2圖像運算圖像運算包括：算數(shù)運算和邏輯運算。1.算術(shù)運算：（一般用于灰度圖像）兩個像素p和q之間的基本算術(shù)運算包括：(1)加法：記為p+q(2)減法：記為p–q(3)乘法：記為p?q（也寫為pq和p?q）(4)除法：記為p÷q3.2圖像運算注意：運算結(jié)果可能超出原圖像動態(tài)范圍，此時需要進行灰度映射，將運算結(jié)果的灰度值限

5、制在原圖像的允許范圍內(nèi)。應(yīng)用：1）加法消除噪聲含噪聲圖像：g(x,y)=f(x,y)+e(x,y)若噪聲具有互不相關(guān)、零均值的統(tǒng)計特性，則M個含噪聲圖像之和：期望：3.2圖像運算2）減法可消除背景、進行運動檢測g(x,y)=f(x,y)-h(x,y)若兩副圖像背景相同，減法結(jié)果是兩副圖之差別，可消除背景，獲得運動信息。例1：P48圖3.2.2例2：3.2圖像運算2.邏輯運算注意：直接只可用于二值（0和1）圖像兩個像素p和q之間最基本的邏輯運算包括(1)與：p·q或pq(2)或：p+q(3)補（非）：組合邏輯運算：異或、與非、或非、異或非。用異或運算可提取目標。3.3直方圖修正3.3直方圖修正

6、直方圖修正：借助圖像的直方圖，改變圖像像素分布，獲得圖像增強效果。修正包括直方圖均衡化、直方圖規(guī)定化。1.直方圖圖像的灰度直方圖是二維圖像的灰度分布統(tǒng)計，是一個1-D的離散函數(shù)。*3.3直方圖修正0123123123103102h54300123f3.3直方圖修正直方圖性質(zhì)反映圖像中不同灰度出現(xiàn)的次數(shù)，不反映某一灰度值像素所在位置，不具有空間特性。?是多對一的映射。四個圖像具有相同的直方圖。3.3直方圖修正2.累積直方圖012312312310310201233812163.3直方圖修正3.直方圖均衡化用于增強動態(tài)范圍偏小的圖像的反差?；舅枷耄喊言紙D的直方圖變換為在整個灰度范圍內(nèi)均勻分布

7、的形式，使圖中具有近似灰度且占有大量像素的區(qū)域的灰度范圍展寬，使大區(qū)域中微小灰度變化顯現(xiàn)出來。增加像素灰度值的動態(tài)范圍，從而達到增強圖像整體對比度的效果.直方圖歸一化概率表達形式：3.3直方圖修正增強函數(shù)需要滿足2個條件：(1)它在范圍0≤f≤（L-1）內(nèi)是1個單值單增函數(shù)，這是為了保證原圖各灰度級在變換后仍保持原來從黑到白（或從白到黑）的排列次序。(2)如果設(shè)均衡化后的圖像為g(x,y)，則：對于0≤f≤（