第4章-图像增强.ppt

第 4 章 图 像 增 强 问题的引入 看两个图例，分析画面效果不好的原因。 解决问题的思路 提高对比度，增加清晰度 4.1 对比度 对比度的概念： 对比度：通俗地讲，就是亮暗的对比程度。 对比度通常表现了图像画质的清晰程度。 对比度的计算 对比度的计算公式如下： 其中： 即相邻像素间的灰度差 即相邻像素间的灰度差为δ的像素分布概率 像素的邻域 一个坐标为(x,y)的像素p，有4个水平和垂直方向的近邻像素。坐标分别为(x-1,y)，(x,y+1)，(x+1,y)，(x,y-1)。这些像素组成p的四邻域，用N4(p)表示。再加上P的4个对角邻域像素(x-1,y-1)、(x-1,y+1)、(x+1,y+1)、(x+1,y-1)合成为P的八邻域, 用N8(p)表示 。 对比度的计算例题 设图像信息强度为： (四邻域范围) 图像增强 图像在获取、传输等过程中，往往会发生质量损伤，通常利用图像增强方法以改善图像的质量。 图像增强的目的是为了改善画质，使图像的显示更加清晰。 图像增强可能为了视觉的或应用的需要, 使图像中重要的（或感兴趣的）内容更突出，更容易被获取，对不重要的内容加以抑制，以获得更显著的显示效果。 图像增强可以将不同灰度的图像赋以不同的彩色（即伪彩色），以增强人类的视觉感知。在医学图像处理和多波段遥感图像中经常采用。 图像增强可以有多种方法，这一章主要介绍图像灰度变换。 图像的灰度变换也称为直方图修正。 对灰度直方图进行某些操作，可以改变图像的某些特性，从而使它直接成为图像处理的一种手段。 所谓灰度变换，就是通过一个灰度映射函数：Gnew=F(Gold)，将原灰度直方图改造成你所希望的直方图。所以，灰度变换的关键就是灰度映射函数F。 图像灰度变换主要包括： 线性对比度展宽 动态范围调整 直方图均衡化处理 伪彩色技术 图像反色 4.2 对比度展宽 设有一幅图，由于成像时光照不足，使得整幅图偏暗，（灰度范围从0到63）；或者成像时光照过强，使得整幅图偏亮，（灰度范围从200到255）。我们称这些情况为低对比度，即灰度都挤在一起，没有拉开。 灰度扩展的意思就是把你所感兴趣的灰度范围拉开，使得该范围内的像素，亮的越亮，暗的越暗，从而达到了增强对比度的目的。我们可以用如下的图来说明对比度扩展的原理。 图中的横坐标f表示原图的灰度值，纵坐标g表示经过对比度扩展后得到了新的灰度值。α、β、γ为三段直线的斜率。 a到b表示原图中要进行对比度扩展的范围，则新的灰度值位于[ga,gb]范围内。 右图为左图取a=100；b=150 ； β =3.0进行对比度展宽的结果。可以看出亮的区域（雕塑）变得更亮，暗的区域（手）变得更暗。 对比度展宽效果 4.3 灰级窗及灰级窗切片 4.3.1 灰级窗 灰级窗也称为灰度窗口，它是将某一区间的灰度级和其它部分（背景）分开，只显示指定灰度级范围内的信息。 灰级窗也称削波(cliping)。它可以看作对比度扩展的一个特例。 灰级窗作用：只保留感兴趣的部分，其余部分置为0。 下面的右图为左图取a=150；b=200 的结果。把亮的区域（雕塑）提取出来。 灰级窗效果示例 灰级窗效果示意图 4.3.2 灰级窗切片 将待检测灰度分布范围内的像素值映射成255，将在此范围之外的像素灰度值映射成0。 灰级窗切片效果示意图 4.4 动态范围调整 动态范围：是指图像中从暗到亮的变化范围。 由于人眼所可以分辨的灰度的变化范围是有限的，所以当动态范围太大时，很高的亮度值把暗区的信号都掩盖了。（例如：刚刚从室外进入正在放映电影的电影院中。） 通过动态范围的压缩可以将所关心部分的灰度级的变化范围扩大。 一、线性动态范围调整： 线性动态范围调整 —— 例题 线性动态范围调整效果 二、非线性动态范围调整 提出非线性动态范围调整，是因为线性动态范围调整的分段线性影射不够光滑。 非线性动态范围调整，可以用光滑的曲线来实现。 考虑到人眼对视觉信号的处理过程中，有一个近似对数算子的环节，因此，可采用对数运算来实现非线性动态范围调整。 非线性动态范围调整 ——例题 非线性动态范围调整 4.5 直方图均衡化 直方图均衡方法的基本思想是对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩减。从而达到清晰图像的目的。 直方图均衡化（平滑化）是一种最常用的直方图修正，它是把给定图像的直方图分布改造成均匀直方图分布。直方图均衡化导致图像的对比度增加。 由信息学的理论来解释，具有最大熵（信息量）的图像为均衡化图像。直观地讲，直方图均衡化一方面要求尽量扩展灰度的分布域；另一方面更重要的是努力使每一个灰度级上的频度尽可