[高等教育]数字图像处理 第五讲 图像增强.ppt

图像增强 第五讲 图像增强 5.1 概述 5.2 空域灰度点运算 5.3 空域平滑 5.4 空域锐化 5.5 频域增强 图像增强 5.1 概述 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 5.2 空域灰度点运算 空域：组成图像像素的集合。 灰度：表示某一像素点位置上亮暗程度的整数。 一幅黑白图像灰度范围一般从0到255，255为白色，0为黑色。 图像增强 在图像生成过程中，由于受光源、成像设备等因素的影响，其图像某些区域过亮或者过暗，从而导致图像表达的信息不准确，需要进行灰度修正。 灰度修正：对像素的灰度进行修正，是图像增强中一种比较简单和直观的方法。 有三种方法：线性灰度修正、非线性灰度修正、直方图修正。 图像增强 5.2.1 线性灰度修正 增强修正后的图像灰度值与修正前的灰度值之间为线性关系。 令原图像f(x,y)的灰度范围为[a,b]，线性修正后的图像g(x,y)的灰度范围为[c,d]，则g(x,y)与 f(x,y)之间可以有如下三种关系： 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 5.2.2 非线性灰度修正 增强修正后的图像灰度值与修正前的灰度值之间为非线性关系，常见的有对数变换和指数变换。 一、对数变换： 主要用于扩展低灰度区，同时压缩高灰度区。 图像增强 图像增强 二、指数变换： 主要用于扩展高灰度区，同时压缩低灰度区。 图像增强 图像增强 5.2.3 直方图修正 一、直方图概念 直方图：是一个二维坐标图，横坐标表示图像中像素点的灰度级，纵坐标为每个灰度级上图像像素点出现的次数或频率。 直方图性质： 1、直方图具有叠加性，一幅图像的直方图等于它各部分直方图的和。 图像增强 2、直方图反映了图像的整体灰度分布情况。对于暗图像，直方图的组成集中在灰度级低的一侧，而亮图像，直方图的组成集中在灰度级高的一侧。 3、不同的图像可能具有相近或相同的直方图。 图像增强 二、直方图修正 直方图修正：利用修改给定直方图的方法来增强图像。 直方图修正的实质：对图像进行灰度变换，选用合适的变换函数T(·)来修正图像灰度级概率密度函数（对于连续图像）或灰度级的概率（对于离散图像），以使修正后的灰度级分布到人眼合适的亮度区域，从而提高图像的视觉效果。 图像增强 设灰度变换函数T(·)，它能把原图像f(x,y)映射为图像g(x,y)。 令r代表原图像灰度, S代表经直方图修正后的图像灰度，二者是归一化了的，则：0≤r,S ≤1 。 直方图修正函数可以表示为：S=T(r) 变换函数T(·)满足以下两个条件： 1、在有效区间内为单值单调增加函数；（保持由黑到白） 2、在有效区间内0≤ T(r) ≤1 。（灰度值在允许范围内） （T(r)可逆，r=T-1(S)） 图像增强 图像为连续图像，设变换前的灰度值的概率密度函数为Pr(r),变换后的灰度值的概率密度函数为PS(S),若Pr(r)与S=T(r)已知，由概率论可知PS(S),为： 图像增强 三、直方图均衡化 把原始图像的直方图变换为均匀分布的形式，从而使图像的对比度增加。 1、连续图像 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 5.3 空域平滑 图像增强 图像增强 图像增强 下面是高斯噪声、颗粒噪声、“盐和胡椒”噪声的图例。 图像增强 图像增强 图像增强 T太大，噪声消除不干净；太小，图像模糊。 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 5.4 空域锐化 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 5.5 频域增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 图像增强 5.5.4 同态滤波 实际中，有一类图像，灰度级动态范围很大，而我们感兴趣的图中某一部分物体灰度级范围又很小，分不清物体的灰度层次和细节。 采用一般的灰度线性变换是不行的，因为扩展灰度级虽可提高物体图像的反差，但会使动态范围更大。而压缩灰度级，虽可以减少动态范围，但物体灰度层次和细节就会更看不清。对这种矛盾状态的处理办法，就可以采用图像同态滤波方法。 图像的同态增晰(Homomorphic)： 使用合适的滤波特性函数，既使图像灰度动态范围压缩（压缩低频）又能让感兴趣的物体图像灰度级扩展（增强高频） ，从而使图像清晰。 同态系统: 进行同态增晰处