空间域增强技术教学PPT课件.ppt

第4章 空域增强技术 图象增强技术是使图象的某种指定效果更好。例如，使X透视照片更清晰。 分成两大类：空域增强技术和频域增强技术。其中，空域指象素组成的空间。 空域增强技术直接作用于象素。可以表示为 g(x,y) = EH(f(x,y)) 其中f和g分别是增强前后的图象.这个变换不改变象素的位置，仅改变象素的灰度f(x,y)。 4.1空间技术分类 如果变换EH仅用一个点，称EH为点运算（点处理）。如果变换EH还用到点(x,y)邻域内的点,那么记变换EH为 g(x,y)=EH(f(x,y)，n)， 称为模板处理。 点操作可以分为灰度操作和集合操作,它们仅根据该点的灰度和位置,分别改变原灰度为新灰度(称为灰度变换或灰度映射)和原位置为新位置的象素. 灰度操作可以把不同的灰度变成同一个灰度,集合操作可以把不同位置变成同一个位置.因此,它们可能不是可逆的变换. 4.2 图象间运算 4.2.1 算术和逻辑运算 算术运算一般用于两个象素p,q: p+q,p-q,p*q和p/q. 应用: 图象之间f(x,y)和h(x,y)的差异用减法求出 g(x,y) = f(x,y) – h(x,y). 图象之加法可以消去噪音e(x,y)。设图象信号为f(x,y) 加上噪音后变成gi(x,y) = f(x,y)+ei(x,y).假设噪音ei 互不相关和E(ei)=0,那么n幅图象的平均将压制噪音: 逻辑运算 补NOT, 与AND, 或OR, 异XOR 应用:检测目标的边界,向右移动一个象素后,依次作与运算、差运算得到左边界。类似做出上、下、左边的边界。 直接灰度映射 4.3.1 灰度映射原理 将图象中的灰度值按某种规律映射成新灰度。在对于彩色图象做灰度映射时应注意保持色调和饱和度相同，只改变亮度。（HSV） t 0 原灰度 新灰度 s 典型灰度映射 图象求反 对图象求反是将原图象的灰度值反转。例如，黑底的照片变成白底的照片。设灰度有L个等级。原灰度是d,新灰度是L-1-d。 L-1 L-1 0 原灰度 新灰度 d 增强对比度 增加图象的各部分的反差。例如，图象落在灰度s1和s2之间的部分是感兴趣的部分，而其他部分不重要。那么可以把灰度s1和s2之间的部分的灰度反差变大。 S1 S2 L-1 0 L-1 动态范围压缩 原图象的灰度范围过大，因此，需要压缩到可以显示的堆度范围。例如，t = C log(1+|s|). C为尺度比例常数。 s t 灰分切分 把某部分的灰度变得突出。 s t 直方图变换 直方图和积累直方图 图象的灰度统计称为直方图。假设图象有n个象素，灰度等级有k = 0,1,…,L-1个。sk为第k个等级的象素的灰度，设该象素在图象中共有nk个，那么该象素出现的频率是 为了规范化，把sk限制在0到1内。当k跑遍0,1,…,L-1时，就给出了一个函数图形，称为直方图。直方图是一个1D的离散函数。 积累直方图就是由前k等级之和所生成的积累直方图。 L-1 L-1 Ps(sk) EH(sk) k k 直方图均衡化 设ps(sk) = nk/n，0?sk ?1, k=0,1,…,L-1.即灰度sk的象素占全体象素的比例是ps(sk) 。令 EH(sk)是单调增加函数，它等于灰度在sk以下的象素所占的比例。可以写出反函数： sk tk sk tk 假设tk = EH(sk)=1/4，那么， 灰度sk映射到tk意味着tk=1/4 以下的灰度占象素总数的1/4。 如果tk = EH(sk)=1/2，那么tk=1/2 以下的灰度占象素总数的1/2。 即tk的直方图是均匀分布。 直方图的计算 直方图均衡化的计算：假设原图象有L个灰度，不妨记sk就是灰度k。 依次计算频率p(k)＝nk/n, k=0,1,…,L-1. 计算积累直方图EH(k), k=0,1,…,L-1. 用下式计算tk的近似值： 由于tk在零与一之间，应该把tk映射到在[0,L-1]范围内的一个整数，所以用L-1乘以tk后取整,即[(L-1)tk]。由此来确定灰度k到[(L-1)tk]的灰度映射关系。 的pk 直方图的规定化 规定化即把图象的直方图变成指定的直方图。 作法是先把它们都变成均衡化的直方图，再把第一步得到的变换反转过来使用。 变换反转需要确定对应的规则。 SML选使下式最小的k和l: GML使用组映射规则，设有一个整数函数Ｉ(l), l=0,…, N-1，使得0?I(0) ?I(1) ?… ?I(N-1) ?M-1.现在确定能使 最小的I(l)。如果l＝０，将i=0,…,I(0)的ps(si)对应到pu(u0), 否则，将i=I(l-1)+1,…,I(l)的ps(si)对应到pu(ul). ４.5 线性滤波器 4.5.1　技术分类