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MATLAB数字图像处理技术 4 MATLAB图像增强 4.1 原理、方法及体系结构 三个阶段：图像预处理、特征抽取阶段、识别分析阶段。 目的：改善图像的视觉效果，提高图像成分的清晰度；是图像变得有利于计算机处理。 方法：空间域增强方法、频域增强方法。 体系： 图像增强：空间域、频率域、彩色增强 空间域：像素点处理（图像灰度变换、直方图修正（中值滤波、均值滤波））、领域处理（图像平滑滤波、图像锐化滤波） 频率域：低通滤波、高通滤波、同态滤波 彩色处理：真彩色处理、伪彩色处理（灰度分层法、灰度变换法、频域伪彩色） 4.2 对比度增强 线性变换：。其中功能是把函数的灰度值从范围[m,M]变为[n,N]。 非线性变换：分为对数变换和Gamma变换。前者表达式为，其中c为常数。后者表达式为，r为CCD图像传感器或胶片等的入射光的强度，为常数，灰度与光强成正比，则有，k为常数通常为1，1/r取0.4~0.8。 我们可以用一个函数imadjust函数来实现： J=imadjust(I)； J=imadjust(I,[low_in;high_in],[low_out;high_out]); J=imadjust(I,[low_in;high_in],[low_out;high_out],gamma)。 其中灰度范围用归一化灰度值，范围[0,1]。整个图像的[low_in;high_in]可以用函数stretch函数来获得。 MATLAB image toolbox5.4还提供一个手动调节的控制面板，调用函数imconstrast。 4.3 空域变换增强 分为基于像素点和基于模板的两类方法。 像素选择：pixval和impixel。用法如下： Pixval(‘on/off’)；pixval；pixval(fig,option); [C,R,P]=impixel(X,MAP)。 说明：MAP仅仅当是索引图的时候采用此参数。C为像素的颜色，R,P为像素的坐标。Pixval可以得到更多的像素信息，impixel可以返回指定像素的颜色值。 强度描述图：improfile，用以描述图像一条线段或多条线段的强度值。格式：C=improfille(I,xi,yi)。参数xi，yi是两个向量，用以指定线段的端点。 图像轮廓图：imcontrour，自动设置坐标轴，使输出图像在其方向和纵轴比上能够与显示的图像吻合。 直方图匹配。从而可以得到直方图均衡化的公式如下：。在MATLAB中提供函数histep来实现。用法histep(I,n)。 4.4 图像锐化 边界撮合锐化：边界提取函数edge，以及fspecial（建预定义的二维过滤器），再者函数imfilter（N-D过滤的多维影像）。 锐化滤波器：分为拉普拉斯（Laplacian）算子和Wallis算子。 拉普拉斯算子具有各向同性和平移不变性，有时称为边界提取算子。其卷积模板为： 四领域 八领域 规定的大小后，可设置卷积模板为向量h，并用函数imfilter（I,h）即可。 Wallis算子是一种改进的Laplacian算子，有如下公式： 式中：是原始图像，它的局部均值和局部标准偏差分别为和，和表示设计的平均值和标准偏差，A为增益系数，是控制增强图像中边缘和背景组成的比例常数，为增强后的图像。 空间域图像锐化：空域高通滤波法、梯度法图像锐化、利用Sobel算子对图像滤波、利用拉普拉斯算子对模糊图像进行增强。 梯度法的5种方法如下： 【1】； 【2】； 【3】，为固定灰度代替【2】中小于阈值T时仍选用原图像的像素点值； 【4】； 【5】。 频率域图像锐化：傅里叶变换等等。 4.5 图像伪色彩增强 图像伪色彩是指将黑白图像转化为彩色图像，或者是将单色图像变换成给定彩色分布的图像。可以利用不同色彩变现不同灰度，还可以表示不同的频率成分。 彩色增强分为：假彩色增强(将一幅彩色图像映射为另一幅彩色图像)、伪彩色增强(将一幅黑白图像不同灰度级映射为一幅彩色)。 伪彩色处理的三种方法：灰度分层法(grayslice)、灰度变换法(对比度调整函数imadjust)、频域伪彩色处理(先做IFFT，再做进一步处理，最后将它们作为三基色分量分别加到彩色显示器的红绿蓝通道)。 J=imadjust(I,[low,high],[bottom,top],gamma)，返回图像I经过直方图调整后的图像J，[low,high]为原始中要变换的灰度范围，[bottom,top]指定变换后的灰度范围，两者默认为[0,1]。Gamma为矫正值，等于1为线性变换；小于1对图像的像素值加权，使输出像素灰度值比原来大；大于1灰度值比原来小。 4.6 图像频域增强 4.6.1低通滤波