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1、第四章圖像增強4.1概述和分類4.2空域變換增強4.3空域濾波增強4.4頻域增強4.5彩色增強4.1概述和分類一、目的1.改善圖像視覺效果，提高清晰度；2.改善（增強）感興趣部分（如濾除噪聲、銳化目標(biāo)物邊緣），以提高圖像 可懂度。4.1概述和分類4.1概述和分類4.2空域變換增強基于點操作的增強方法也叫灰度變換，它不改變像素點位置，只改變像素灰度值。常見有以下幾類方法:(1)直接灰度變換(2)直方圖處理(3)圖像間運算4.2空域變換增強1、直接灰度變換目的：加大圖像動態(tài)范圍，擴展對比度，使圖像清晰特征明顯。（1）灰度求反對圖像求反是將原圖灰度值翻轉(zhuǎn)
2、4.2空域變換增強例：求反4.2空域變換增強(2)增強對比度(分段線性變換)增強圖像對比度實際是增強原圖各部分之間的反差（灰度差別），典型的增強對比度曲線（這里是1條折線）見圖。通過這樣1個變換，原圖中灰度值在f1到f2間的動態(tài)范圍增加了，從而這個范圍內(nèi)的對比度增強了。4.2空域變換增強增強原圖像中某兩灰度值間的動態(tài)范圍：(1)擴展有用，犧牲無用（見圖1-b）(2）擴展有用，壓縮其它（見圖1-c）4.2空域變換增強例：4.2空域變換增強(3)動態(tài)范圍壓縮該方法的目標(biāo)與增強對比度相反。一種常用的壓縮方法是借助對數(shù)形式的變換曲線4.2空域變換增強(2)
3、例：4.2空域變換增強題：選擇0fL-1sL-1A、減少圖像低灰度區(qū)的亮度B、減少圖像高灰度區(qū)的亮度C、增加圖像低灰度區(qū)的亮度D、增加圖像高灰度區(qū)的亮度4.2空域變換增強2、直方圖處理(1)灰度直方圖概念：圖像中各灰度級出現(xiàn)頻數(shù)分布的統(tǒng)計圖表。表示:圖像的灰度統(tǒng)計直方圖是1個1-D的離散函數(shù)：上式中fk為圖像f(x,y)的第k級灰度值，nk是圖像f(x,y)中具有灰度值fk的像素的個數(shù)，n是圖像像素總數(shù)。定義：反映各灰度級出現(xiàn)頻數(shù)的分布情況，進而反映圖像對比（清晰）度，但不反映各灰度級的空間位置分布。4.2空域變換增強舉例應(yīng)用：直方圖修正灰度修正（
4、改變像素灰度值）?改變直方圖（修正）?灰度非線性變換方法：直方圖均衡化直方圖規(guī)定化（匹配）4.2空域變換增強例1：(a)4.2空域變換增強例2：(b)(c)4.2空域變換增強(b)(1)直方圖均衡化目的：直方圖均衡化是一種借助直方圖變換來增強圖像的方法，其基本思想是把原始圖的直方圖變換為均勻分布的形式，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（清晰度↑）的效果。灰度增強（變換）函數(shù)EN{·}的條件4.2空域變換增強方法4.2空域變換增強(b)舉例：序號運算步驟和結(jié)果1列出原始灰度級012345672統(tǒng)計原始直方圖各級灰度79010238
5、50656329245122813計算原始直方圖0.190.250.210.160.080.060.030.024計算累計直方圖0.190.440.650.810.890.950.981.005取整135667776確定映射關(guān)系0-11-32-53,4-65,6,7-77統(tǒng)計新直方圖各灰度級79010238509854488計算新直方圖0.190.250.210.240.114.2空域變換增強(b)直方圖均衡化效果4.2空域變換增強結(jié)果分析4.2空域變換增強（2）直方圖規(guī)定化引入直方圖均衡化能自動增強整個圖像對比度，結(jié)果得到全局均勻化直方圖，但實際
6、中有時要求突出感興趣灰度范圍，即修正直方圖使其具有要求的形式。4.2空域變換增強(b)（2）直方圖規(guī)定化指將原始直方圖變換成規(guī)定的直方圖，步驟為：1）如同均衡化方法中，對原始圖的直方圖進行灰度均衡化：2)規(guī)定需要的直方圖，并計算能使規(guī)定的直方圖均衡化的變換：3)將第1個步驟得到的變換反轉(zhuǎn)過來，即將原始直方圖對應(yīng)映射到規(guī)定的直方圖，也就是將所有pf(fi)對應(yīng)到pu(uj)去。4.2空域變換增強(b)例：4.2空域變換增強(b)3、圖像間運算加法運算圖像加法的一種應(yīng)用方式是通過圖像平均以減少在圖像采集中產(chǎn)生的噪聲。設(shè)有1幅混入噪聲的圖g(x,y)是由
7、原始圖f(x,y)和噪聲圖e(x,y)疊加而成，即:4.2空域變換增強這里假設(shè)各點的噪聲是互不相關(guān)的，且具有零均值。設(shè)將M個圖像{gi(x,y)}相加求平均：那么新圖像和噪聲圖像各自均方差間的關(guān)系為：4.2空域變換增強(b)abcd圖(a)為1幅迭加了零均值高斯隨機噪聲灰度圖像。圖(b)，圖(c)和圖(d)分別為用4，8和16幅同類圖（噪聲均值和方差不變，但樣本不同）進行相加平均的結(jié)果。4.2空域變換增強(b)減法運算設(shè)有圖像f(x,y)和h(x,y)，它們的差為：圖像相減的結(jié)果就可把兩圖的差異顯示出來，這在運動檢測中很有用。4.2空域變換增強(b
8、)邏輯運算邏輯運算只用于二值圖像。圖像處理中常用的邏輯運算主要有：(1)與（AND）：記為pANDq（也可寫為p·q）；(
