第三章+图像基本运算及其应用.ppt

第三章 图像基本操作及其应用 点处理 直方图变换 邻域处理 代数与逻辑运算处理 几何变换处理 第一节 点处理 点处理的定义 线性点处理与非线性点处理 点处理的应用 Photoshop中的点处理操作 一、定义 二、线性点处理与非线性点处理1、线性点处理 2、非线性点处理 3、点处理的应用（1）图像反转 （2）对比度调整 （3）阈值分割（Threshhold） （4）动态范围调整（压缩、拉伸） （5）灰度级切分（ Gray Level Slicing ） 4、Photoshop 中的点处理操作 第二节 直方图变换 定义 直方图均衡 直方图匹配 一、灰度直方图(Histogram)的定义 二、直方图均衡（Equalization） 四、Photoshop中的直方图操作 第三节 邻域处理 邻域处理的定义 卷积及其基本性质 常见邻域处理 一、邻域处理 二、常见邻域处理1、图像平滑（smooth） 2、中值滤波（median filtering） 3、图像锐化（sharpen） （1）线性方法——High boost （2）非线性方法 其他锐化算子（高通滤波器） 四、Photoshop中的邻域处理 第四节 代数与逻辑运算处理 图像代数运算及其应用 图像逻辑运算及其应用 一、图像代数运算及其应用 1、加法运算 图像合成 2、减法运算 去除指纹图像的不规则背景干扰（一） 去除指纹图像的不规则背景干扰（二） 不均匀照明的校正 3、乘法运算 4、除法运算 二、图像逻辑运算及其应用 三、Photoshop中的图像代数运算功能 第五节 几何变换处理 空间变换 灰度插值 几何变换处理的应用 Photoshop中的几何变换功能 一、空间变换 1、简单变换 （2）缩放（scaling） （3）旋转（rotation） （4）错切（shear） 错切效应 2、一般变换（1）线性变换（仿射（affine）变换） （2）非线性变换 二、灰度插值 1、最邻近插值 2、双线性插值 3、高阶插值 三、几何变换处理的应用 校正畸变 图像配准 地图投影 图像变形（艺术领域） 校正畸变（一） 校正畸变（二） 校正畸变（三） 图像配准 摄影制图 图像变形 现场勘查方面的应用 四、Photoshop中的几何变换处理功能 常见的图像逻辑运算有与、或、非等，其主要针对二值图像，在进行图像理解与分析领域比较有用。运用这种方法也可以为图像提供模板，与其他运算方法结合起来获得某种特殊效果。 几何变换处理目的是改变图像中各物体之间的空间关系。这种运算可以看成是将(各)物体在图像内移动、变换形状。 —个几何变换需要两个独立的过程。首先，需要一个算法来定义空间变换本身，用它描述每个像素如何从其初始位置“移动”到终止位置，即每个像素的“运动”；同时，还需要一个用于灰度级插值的算法，这是因为，在一般情况下，输入图像的位置坐标(i，j）为整数，而输出图像的位置坐标可能为非整数，反过来也是如此。 空间变换的定义为： g(x, y) = f(x’, y’) = f[a(x, y), b(x, y)]。 其中，f(x，y)表示输入图像；g(x，y)表示输出图像。函数a(x, y)和b(x, y)惟一地描述了空间变换，若它们是连续的，其连通关系将在图像中得到保持。 （1）平移（translation） a(x, y) = x + x0 b(x, y) = y + y0 a(x, y) = x /c b(x, y) = y /d a(x, y) = x cosθ – y sinθ b(x, y) = x sinθ + y cos θ a(x, y) = x b(x, y) = βx+y a(x, y) = x +αy b(x, y) = y a(x, y) = a1 x + a2y + a3 b(x, y) = b1 x + b2y + b3 仿射变换实际上是前述各种简单变换的线性组合。或者可以说，前述各种简单变换是仿射变换的特例。其特点是直线变换后仍为直线，平行线变换后仍是平行线。 非线性变换一般用不超过5次的高次的多项式来表达。比如用一个2次的多项式表示时为： 一个常用的几何变换是所谓的双线性变换，它常用来基于4组对应点的几何失真校正： 需要说明的是，在实际进行空间变换时，我们一般采用后向映射（亦称逆向映射）的方法，而非正向映射方法，因为这样做更有效率。 前向映射与后向映射 变换后输出图像的像素通常被映射到输入图像中的非整数位置，即位于四个输入像素之间。因此，为了决定与该位置相对应的灰度值，必须根据周围像素的值对其进行估计，即进行插值运算。插值的方法有最邻近插值、双线性插值以及高阶插值。 最简单的插值方法是所谓零阶插值或称为最邻近插值，即令输出像素的灰度值等于离它所映