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第4章 空域增强技术 第4章 空域增强技术 4.1 空域技术分类 4.1 空域技术分类 4.2 图象间运算 4.2.1 算术和逻辑运算 4.2.1 算术和逻辑运算 4.2.2 图象间运算的应用 4.3 直接灰度映射 4.3.1 灰度映射原理 4.3.2 典型灰度映射 4.4 直方图变换 4.4.1 直方图均衡化 4.4.1 直方图均衡化 4.4.1 直方图均衡化 4.4.1 直方图均衡化 4.4.1 直方图均衡化 4.4.2 直方图规定化 4.4.2 直方图规定化 4.4.2 直方图规定化 4.4.2 直方图规定化 4.4.2 直方图规定化 4.5 线性滤波 4.5.1 技术分类和实现原理 4.5.1 技术分类和实现原理 4.5.2 线性平滑滤波器 4.5.2 线性平滑滤波器 4.6 非线性滤波 4.6.1 非线性平滑滤波器 4.6.1 非线性平滑滤波器 4.6.1 非线性平滑滤波器 4.6.2 非线性锐化滤波器 4.6.2 非线性锐化滤波器 4.6.2 非线性锐化滤波器 4.7 局部增强 百分比（percentile）滤波器 中值滤波器是一个特例 最大值 最小值 中点滤波器 1、非线性锐化滤波器 利用微分可以锐化图象（积分平滑图象） 梯度：对应一阶导数 最常用的微分矢量 （需要用2个模板分别沿 X和 Y 方向计算） 1、非线性锐化滤波器 模以2为范数/模计算（对应欧氏距离） 以1为范数（城区距离） 以?为范数（棋盘距离） 3、最大-最小锐化变换 将最大值滤波器和最小值滤波器结合使用 可以锐化模糊的边缘并让模糊的目标清晰起来 迭代实现： * 第*页 第4讲 章毓晋 清华大学电子工程系 100084 北京 图象工程 4.1 空域技术分类 4.2 象素间运算 4.3 直接灰度映射 4.4 直方图变换 4.5 线性滤波 4.6 非线性滤波 4.7 局部增强 图象增强 目标：改善图象质量/改善视觉效果 标准：相当主观，因人而异 没有完全通用的标准 可以有一些相对一致的准则 技术：“好”，“有用”的含义不相同 具体增强技术也可以大不相同 空域：指由象素组成的空间 空域增强： 点操作： 灰度点操作 几何操作 点操作： (1) 借助对一系列图象间的操作进行变换 (2) 将f (·)中的每个象素按EH操作直接变换 以得到g(·)； (3) 借助f (·)的直方图进行变换 模板操作： 图象间的运算指以图象为单位进行的操作，运算的结果是一幅新图象 4.2.1 算术和逻辑运算 4.2.2 图象间运算的应用 1. 算术运算 (1) 加法：记为p + q (2) 减法：记为p – q (3) 乘法：记为p ? q (4) 除法：记为p÷q 对整幅图象的算术和逻辑运算是逐象素进行的，即在两幅图象的对应（位置）象素间进行 2. 逻辑运算 (1) 补（COMPLEMENT）：记为NOT q (2) 与（AND）：记为p AND q (3) 或（OR）：记为p OR q (4) 异或（XOR）：记为p XOR q {图4.2.1，图4.2.2} 1. 图象间加法的应用 模型 运算 均值 方差 将 f (x, y)中的每个象素灰度按EH 操作直接变换以得到g(x, y) 4.3.1 灰度映射原理 4.3.2 典型灰度映射 直接灰度映射是一种点操作 1、图象求反 2、 增强对比度 3、动态范围压缩 4、灰度切分 直方图是图象的一种统计表达 直方图反映了图中灰度的分布情况 4.4.1 直方图均衡化 4.4.2 直方图规定化 灰度统计直方图 1-D的离散函数 提供了图象象素的灰度值分布情况 计算： 设置一个 有 L 个元素的数 组，对原图的灰 度值进行统计 直方图均衡化 借助直方图变换实现（归一的）灰度映射 均衡化（线性化）基本思想 变换原始图象的直方图为均匀分布 == 大动态范围 使象素灰度值的动态范围最大 == 增强图象整体对比度（反差） 归一化直方图 增强函数 (1) EH(s)： 单值单增函数， 各灰度级在变换后仍保持排列次序 (2) 变换前后灰度值动态范围一致 （归一化）累积直方图 (1) tk 是