空域圖像增強(qiáng)技術(shù)課件.ppt

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1、第3章空域圖像增強(qiáng)技術(shù)圖像增強(qiáng)的目的是使處理后的圖像更適合于具體的應(yīng)用，是面向問題的，例如：適合于處理X射線的技術(shù)并不一定適合于處理空間探測器傳送的圖像。圖像增強(qiáng)是最有趣的和最生動的圖像處理技術(shù)之一。判斷標(biāo)準(zhǔn)：人的主觀視覺圖像增強(qiáng)技術(shù)從總體上說，可以分為兩大類：空域增強(qiáng)和頻域增強(qiáng)。空域增強(qiáng)是直接對圖像平面中的像素進(jìn)行處理，像前面已經(jīng)介紹過的直方圖均衡、匹配等方法，都屬于空域增強(qiáng)技術(shù)。頻域增強(qiáng)則是將原定義在圖像空間中的圖像以某種形式轉(zhuǎn)換（Fourier變換）到其它空間（頻率域）中，利用該空間的特有性質(zhì)方便地進(jìn)行圖

2、像處理，最后再轉(zhuǎn)回原圖像空間中。另外，兩大類中的某些方法通常也被結(jié)合在一起來進(jìn)行增強(qiáng)操作。3.1基礎(chǔ)空域增強(qiáng)的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式：算子T操作在(x,y)的某個鄰域(neighborhood)上，例如3×3領(lǐng)域，或一輸入圖像集上當(dāng)領(lǐng)域為1×1，即只包含當(dāng)前象素自己時，T成為灰度級變換函數(shù)，此時的處理成為點(diǎn)處理。當(dāng)更大的鄰域被考慮時，往往成為掩碼處理(maskprocessing)或者濾波。兩個常用的灰度級變換函數(shù)：對照度拉伸和閾值函數(shù)3.2一些基本的灰度變換3.2.1負(fù)變換S=L-1-r,這里圖像的灰度范圍為[0,L

3、-1]3.2.2對數(shù)變換其將使比較狹窄的低灰度級范圍變得更寬，而較寬的高灰度級范圍變得更窄，同時能夠壓縮象素值變化范圍很大的圖像，使之象素值分布范圍更小。Fourier譜(0~1.5*106)經(jīng)過對數(shù)變換后：0~6.23.2.3冪律變換c＝1，而變化?時的各種變換規(guī)律冪律變換的一個最好應(yīng)用是伽馬校正(Gammacorrection)被廣泛使用在圖像捕捉、打印和顯示設(shè)備上。?＝2.5?＝0.4Gamma變換用于通常的對照度操作3.2.4分段線性變換分段線性函數(shù)的主要有點(diǎn)是其形式可以任意復(fù)雜，主要缺點(diǎn)是其說明需要更

4、多的用戶輸入。對照度拉伸變換：分段線性函數(shù)低對照度放大約700倍的花粉SEM圖像對照度拉伸結(jié)果灰度閾值化處理灰度切割(slicing):主要用于突出某個特定的灰度范圍，從而增強(qiáng)某個專門的特征，如衛(wèi)星圖像中的水團(tuán)。位平面切割(bit-planeslicing):該操作主要是為突出圖像中的某個具體的位對整個圖像外表的貢獻(xiàn)。可以把一副數(shù)字圖像分解成位平面的組合，分析圖像每個位的相對重要性，從而在圖像量化時可以幫助決定所使用的位數(shù)是否足夠，這種分解在圖像壓縮中也有很大的作用。3.3直方圖處理直方圖是大量的空域處理技術(shù)的

5、基礎(chǔ)，直方圖處理可以有效地用于圖像增強(qiáng)。除了能提供有關(guān)圖像的統(tǒng)計特征外，其所包含的信息還能用于其他很多的圖像處理技術(shù)，如圖像分割、圖像壓縮等。其軟件實現(xiàn)簡單，可以做成固件，使其在實時圖像處理中成為最受歡迎的工具。定義：性質(zhì)：直方圖描述了每個灰度級具有的像素的個數(shù)，反映的是圖像灰度的統(tǒng)計信息，但丟失了所有這些像素點(diǎn)的空間信息，即像素點(diǎn)的相對位置。因此，任一特定的圖像有唯一的直方圖，但反之并不成立。直方圖反映的總體性質(zhì)：明暗程度、細(xì)節(jié)是否清晰、動態(tài)范圍大小等四種典型灰度圖像的直方圖特征：(a)暗圖像；(b)亮圖像；

6、(c)低對照度圖像；(e)高對照度圖像直方圖的計算：通過面積求直方圖（做實驗）：直方圖的用途：1）數(shù)字化參數(shù)的選擇：2）邊界閾值的選?。豪?.3.1直方圖均衡處理(equalization)用于直方圖均衡化的函數(shù)s=T(r)必須滿足兩個條件:T(r)是一個單調(diào)遞增的單值函數(shù)0?＝T(r)<＝1，對0?＝r<＝1;以上s和r；分別表示輸入和輸出圖像的規(guī)一化灰度，即在[0,1]范圍可以證明，概率累計分布函數(shù)就是所要的直方圖均衡函數(shù)：在離散情況下：以上，k表示某個灰度級，L是整個灰度級的數(shù)目，在通常的8位圖像下，為

7、256。以上的方程就是通常所說的直方圖均衡化或者線性化。很顯然，該方程滿足前面所說的兩個條件。特點(diǎn)：雖然不象連續(xù)情況下時輸出灰度完全滿足均勻分布，但從該方程明顯可以看出，均衡化后的圖像比原圖像所跨越的灰度級范圍更寬。另外，直方圖處理是完全“自主”性質(zhì)的，即該過程所需的參數(shù)完全來自圖像本身，不需要任何額外的參數(shù)，是一種有力的自適應(yīng)增強(qiáng)工具。。還有，該技術(shù)實現(xiàn)起來也很簡單。rjrj+?rsjsj+?s例例：設(shè)圖象有64*64=4096個象素，有8個灰度級，灰度分布如表所示。進(jìn)行直方圖均衡化。rkr0=0r1=1/7

8、r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1nk790102385065632924512281p(rk)0.190.250.210.160.080.060.030.02步驟：rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1nk790102385065632924512281p(rk)0.190.250.210.160