图像处理和分析教程 章毓晋 第3章.pptVIP

* 第3章 3-* 图像处理和分析教程 章毓晋 3-* 第3章 第3章 空域图像增强 图像增强技术是一大类基本的图像处理技术，其目的是对图像进行加工，以得到对具体应用来说视觉效果更“好”、更“有用”的图像 在图像处理中，空域是指由像素组成的空间，也就是图像域。空域增强方法指直接作用于像素改变其特性的增强方法。具体的增强操作可仅定义在每个像素位置(x, y)上，此时称为点操作；增强操作还可定义在每个(x, y)的某个邻域上，此时常称为模板操作或邻域操作 第3章 第3章 空域图像增强 3.1 灰度映射 3.2 图像运算 3.3 直方图修正 3.4 空域滤波 第3章 3.1 灰度映射 灰度映射原理 灰度映射是一种基于图像像素的点操作 映射函数：t = T(s) 需增强的原始图像 对其增强后的增强图 　 第3章 3.1 灰度映射 灰度映射原理 根据增强的目的设计某种映射规则，并用相应的映射函数来表示 利用映射函数可将原始图像中每个像素的灰度都映射到新的灰度 左图增加对比度 右图降低对比度 第3章 3.1 灰度映射 1、图像求反 将原图灰度值翻转 第3章 3.1 灰度映射 2、动态范围压缩 目标与增强对比度相反 第3章 3.1 灰度映射 3、阶梯量化 将图像灰度分阶段量化成较少的级数 获得数据量压缩的效果 第3章 3.1 灰度映射 4、阈值切分 增强图只剩下2个灰度级，对比度最大但细节全丢失了 第3章 3.2 图像运算 算术运算 一般用于灰度图像 两个像素p和q之间的基本算术运算包括： (1)　加法：记为p + q (2)　减法：记为p – q (3)　乘法：记为p ? q（也写为pq和p ? q） (4)　除法：记为p ÷ q 第3章 3.2 图像运算 逻辑运算 直接只可用于二值（0和1）图像 两个像素p和q之间最基本的逻辑运算包括 (1)　与（AND）：记为p AND q（也可写为 p·q或pq） (2)　或（OR）：记为p OR q（也可写为p + q） (3)　补（COMPLEMENT，也常称反或 非）：记为NOT q（也可写为 ) 第3章 3.3 直方图修正 直方图均衡化 一种典型的通过对图像的直方图进行修正来获得图像增强效果的自动方法 图像的灰度直方图是一个1-D的离散函数 灰度累积直方图也是一个1-D的离散函数 第3章 3.3 直方图修正 直方图均衡化 主要用于增强动态范围偏小的图像的反差。基本思想是把原始图的直方图变换为在整个灰度范围内均匀分布的形式，增加了像素灰度值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度的效果 更一般的（归一化的）概率表达形式 第3章 3.3 直方图修正 直方图均衡化 把原始图的直方图变换为均匀分布的形式 增强函数需要满足2个条件 (1)　它在范围内是1个单值单增函数，这是为了保证原图各灰度级在变换后仍保持原来从黑到白（或从白到黑）的排列次序。 (2)　如果设均衡化后的图像为g(x, y)，则对应有，这个条件保证变换前后图像的灰度值动态范围是一致的 第3章 3.3 直方图修正 直方图均衡化 满足上述2个条件并能将f中的原始分布转换为g中的均匀分布的函数关系可由图像f(x, y)的累积直方图得到，从f到g的变换为 实际中进行直方图均衡化计算可采用列表的方式（例3.3.2） 第3章 3.3 直方图修正 直方图规定化 用户可以指定需要的规定化函数来得到特殊的增强功能 主要有3个步骤 (1)　对原始图的直方图进行灰度均衡化 (2)　规定需要的直方图，并计算能使规定的直方 图均衡化的变换 (3)　将第1个步骤得到的变换反转过来 第3章 3.3 直方图修正 直方图规定化 单映射规则（SML） 组映射规则 （例3.3.4） 第3章 3.3 直方图修正 直方图规定化 绘图计算 单映射 组映射 第3章 3.4 空域滤波 模板运算 模板卷积在空域实现的主要步骤如下。 (1)　将模板在图中漫游，并将模板中心与图中某个像素位置重合 (2)　将模板上的各个系数与模板下各对应像素的灰度值相乘 (3)　将所有乘积相加（为保持灰度范围，常将结果再除以模板的系数个数） (4)　将上述运算结果（模板的输出响应）赋给图中对应模板中心位置的像素 第3章 3.4 空域滤波 模板运算 模板的输出响应R为 第3章 3.4 空域滤波 技术分类 (1)　平滑滤波器 减弱或消除图像中的高频率分量，可用于消除图像中的噪声 (2)　锐化滤波器 减弱或消除图像中的低频率分量，可使图像反差增加，边缘明显 还