第四章_数字图像处理课件.ppt

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第四章 图像增强 4.1 概述和分类 一、 目的 1. 改善图像视觉效果,提高清晰度; 2. 改善(增强)感兴趣部分(如滤除噪声、锐化目标物边缘),以提高图像 可懂度。 4.1 概述和分类 4.1 概述和分类 4.2 空域变换增强 基于点操作的增强方法也叫灰度变换,它 不改变像素点位置,只改变像素灰度值。 常见有以下几类方法: (1)直接灰度变换 (2)直方图处理 (3)图像间运算 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 增强原图像中某两灰度值间的动态范围: (1) 扩展有用,牺牲无用(见图 1-b) (2)扩展有用,压缩其它(见图 1-c) 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 举例 应用:直方图修正 灰度修正(改变像素灰度值)? 改变直方图(修正)? 灰度非线性变换 方法:直方图均衡化 直方图规定化(匹配) 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 方法 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 结果分析 4.2 空域变换增强 (2)直方图规定化 引入 直方图均衡化能自动增强整个图像对比度,结果得到全局均匀化直方图,但实际中有时要求突出感兴趣灰度范围,即修正直方图使其具有要求的形式。 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 这里假设各点的噪声是互不相关的,且具有零 均值。设将M个图像{gi(x, y)}相加求平均: 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.2 空域变换增强 4.3 空域滤波增强 4.3 空域滤波增强 4.3 空域滤波增强 4.3 空域滤波增强 4.3 空域滤波增强 4.3 空域滤波增强 举例:空域低通滤波的模糊效果 图(a)为一幅原始图(叠加均匀分布随机噪声的8bit图像),图(b),图(c) 和图(d)依次为用7 ? 7,9 ? 9 和11 ? 11平滑模板对图(b)进行低通滤波 的结果。可见,当模板增大时,对噪声的消除增强,不过同时图像变得 更为模糊。 4.3 空域滤波增强 举例:邻域平均和中值滤波的比较 4.3 空域滤波增强 线性高通滤波与高频增强滤波的比较 4.3 空域滤波增强 非线性锐化滤波  邻域平均可以模糊图象,而平均对应积分所以可以利 用微分锐化图象。图象处理中最常用的微分方法就是利 用梯度。对一个连续函数f(x,y),其梯度是一个矢量 (需要用两个模板分别沿x和y方向计算): 其模为以2为范数(对应欧氏距离)计算为: 4.3 空域滤波增强 在实用中为了计算简便,也可不用上述对应欧氏距离的 以2为范数的方法组合2个模板的输出。有一种简单的方法是 利用城区距离(以1为范数),即: 另一种简单的表示方法是利用棋盘距离(以∞为范数),即 注意,上述组合方法本身都是非线性的。一些实用的空域微 分算子将在第7章中介绍。 4.4 频域增强 4.4 频域增强 4.4 频域增强 4.4 频域增强 举例:频域低通滤波所产生的图像模糊 4.4 频域增强 图像中的大部分能量集中在低频分量里。上 图中(a)为原始图像, (b)为它的傅立叶频谱,其 上所叠加圆周半径分为5,11,45和68。这些圆周 内分别包含了原始图像中、90%, 95%, 99%和 99.5%的能量。 4.4 频域增强 由(c)可见尽管只有10%的能量被滤除,但图 像中绝大多数细节信息都丢失了,事实上这幅图 已无多少实际用途。由(d)可见,当仅5%的能量被 滤除后,图像中仍有明显的振铃效应。由(e)可 见,如果只滤除1%的能量,图像虽有一定程度的 模糊但视觉效果尚可。 最后由(f)可见,滤除 0.5%的能量后所得的滤波结果与原图几乎无差 别。 4.4 频域增强 4.4 频域增强 4.4 频域增强 4.4 频域增强 举例:频域高通滤波增强示例 4.4 频域增强 4.4 频域增强 4.4 频域增强 4.4 频域增强 4.5 彩色增强 4.5 彩色增强 4.5 彩色增强 4.5 彩色增强 4.5 彩色增强 4.5 彩色增强 4.5 彩色增强 ? ? (b) ? ? 1. 原理与分类 空域滤波根据其特点一般可分成线性的和非线性的2类。线性滤波器的设计常基于对傅里叶变换的分析,非线性空间滤波器则一般直接对邻域进行操作。 另外各种空域滤波器根据功

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