数字图像处理第6章课件

《数字图像处理第6章课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字图像处理第6章课件（95页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第6章 图像增强o 图像噪声o 图像增强方法分类o 基于灰度变换的图像增强方法 o 基于直方图的图像增强方法o 空间域滤波增强技术o 频域滤波增强o 彩色增强第六章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强图像增强方法分类 图像增强的定义 图像增强的目的 图像增强的技术方法第6章 图像增强图像增强的定义按我们的需要突出一幅图像中的某些“有用”信息，同时削弱另外一些“无用”信息的图像处理方法。返回第6章 图像增强图像增强（突出边界）第6章 图像增强图像增强（消除噪声）返回第6章 图像增强图像增强的目的 通过对图像的处理，使图像比处理

2、前更适合一个特定的应用。也就是为了某种应用目的去改善图像的质量。返回 改善图像的视觉效果。 突出图像的特征，便于计算机处理。第6章 图像增强图像增强的技术方法 主要有空域处理法和频域处理法（1）空域处理法：直接在图像所在的二维空间进行处理，即直接对每一像元的灰度值进行处理。（2）频域处理法：将图像从空间域变换到频率域对图像进行处理。第6章 图像增强空间域空间域图像增强图像增强频率域频率域灰度变换灰度变换空域滤波空域滤波直接灰度变换直接灰度变换直方图修正法直方图修正法图像的代数运算图像的代数运算直方图均衡化直方图均衡化直方图规定化直方图规定化图像平滑图像平滑图像锐化图像锐化高通滤波高通滤波低通滤

3、波低通滤波带通、带阻滤波带通、带阻滤波 图图6.1 图像增强的主要内容图像增强的主要内容返回第6章 图像增强基于灰度变换的图像增强方法第6章 图像增强基于空域灰度变换的图像增强方法 直接灰度变换 基于图像的直方图进行灰度变换 对两个以上的图像进行代数运算实现灰度变换返回第6章 图像增强 直接灰度变换非线性拉伸非线性拉伸线性拉伸线性拉伸按比例线性拉伸按比例线性拉伸分段线性拉伸分段线性拉伸对数扩展对数扩展指数扩展指数扩展第6章 图像增强fgabab255218482550第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强灰度动态范围较窄观察直方图分布第6章 图像增强对比度拉伸灰度动态范围变宽第6章

4、图像增强灰度动态范围变宽观察直方图分布第6章 图像增强第6章 图像增强25548255019621623第6章 图像增强是在整个灰度值范围内按照统一的变换函数来实现对不同灰度值区间的扩展与压缩。常用的有按对数函数扩展和按指数函数扩展。按对数函数变换：低灰度区扩展，高灰度区压缩。第6章 图像增强按指数函数变换：高灰度区扩展，低灰度区压缩。第6章 图像增强原始图象第6章 图像增强非线性灰度变换对数效应第6章 图像增强返回非线性灰度变换指数效应第6章 图像增强 基于直方图的图像增强方法灰度直方图：数字图像中每一灰度级与它出现的频率之间的统计，可以理解为描述各个灰度级的像素出现多少的统计图示。若用横坐

5、标表示灰度级，纵坐标表示频率，就可以看出图像中灰度的分布情况，例：水泥微观结构图与左图对应的直方图第6章 图像增强第6章 图像增强P (r k) r k第6章 图像增强P (r k) r k第6章 图像增强P (r k) r k第6章 图像增强基于灰度直方基于灰度直方图的图像增强图的图像增强直方图均衡化直方图均衡化直方图规定化直方图规定化目的目的原理及基本算法原理及基本算法应用举例应用举例目的目的原理及处理步骤原理及处理步骤应用举例应用举例第6章 图像增强直方图均衡化1) 目的 将原始图像的直方图变为均衡分布的形式，即将一已知灰度概率密度分布的图像，经过某种变换，变成一幅具有均匀灰度概率密度分

6、布的新图像。 图像均衡化处理后，图像的直方图是平直的，即各灰度级具有相同的出现频数，那么由于灰度级具有均匀的概率分布，图像看起来就更清晰了。 第6章 图像增强P (r k) r k第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强直方图均衡化2. 原理 首先假定连续灰度级的情况，推导直方图均衡化变换公式，令r 代表灰度级，P ( r ) 为概率密度函数。r 值已归一化，最大灰度值为1。第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强rjrj+rsjsj+s第6章 图像增强)(1)()(000rTsds

7、dsspdrrprssrdrrprT0) 12()()(第6章 图像增强)22()()(00kjkjjjkknnrprTs第6章 图像增强 3.基本步骤: (1) 求出图像中所包含的灰度级rk,可以定为0L-1,(2) 统计各灰度级的像素数目nk (k=0,1,2,L-1)(3) 计算图像直方图(4) 计算变换函数：(5) 用变换函数计算映射后输出的灰度级Sk(6) 统计映射后新的灰度级Sk的像素数目nk(7) 计算输出图像的直方图第6章 图像增强例例r kr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 n k 79010238506563292451

8、2281 P (r k ) 0.190.250.210.160.080.060.030.02第6章 图像增强例例r kr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 n k 790102385065632924512281 P (r k ) 0.190.250.210.160.080.060.030.02第6章 图像增强S k计算计算 0.190.440.650.810.890.950.981.00例例r kr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 n k 790102385065632924512281

9、 P (r k ) 0.190.250.210.160.080.060.030.02第6章 图像增强S k舍入舍入 1/73/75/76/76/7111(2) (2) 把计算的把计算的s sk k就近安排到就近安排到8 8个个灰度级中。灰度级中。例例S k计算计算 0.190.440.650.810.890.950.981.00r kr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 n k 790102385065632924512281 P (r k ) 0.190.250.210.160.080.060.030.02第6章 图像增强S k nsk 7

10、901023850985448P (s k ) 0.190.250.210.240.11(3) (3) 重新命名重新命名s sk k，归并相同灰度归并相同灰度级的像素数。级的像素数。例例S k计算计算 0.190.440.650.810.890.950.981.00r kr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 n k 790102385065632924512281 P (r k ) 0.190.250.210.160.080.060.030.02S k舍入舍入 1/73/75/76/76/7111第6章 图像增强均衡化前后直方图比较例例第6章

11、 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强原图原图像及像及直方直方图图均衡均衡后的后的图像图像及直及直方图方图图像的反差大了，图像的反差大了，细节清楚了细节清楚了在直方图中在直方图中的表现是直的表现是直方图灰度范方图灰度范围窄且集中围窄且集中在低灰度值在低灰度值区域。区域。现在直方图现在直方图占据了整个占据了整个图像灰度值图像灰度值的允许范围，的允许范围，增加了图像增加了图像的动态范围。的动态范围。原图较暗且动态范原图较暗且动态范围小围小第6章 图像增强第6章 图像增强 (2)用变换函数计算映射后输出的灰度级用变换函数计算映射后输

12、出的灰度级: 原图像的灰度只有原图像的灰度只有8级级, 所以所以Sk需以需以1/7为量化单位进行舍入运算。为量化单位进行舍入运算。（1/7=0.14 2/7=0.29 3/7=0.43 4/7=0.57 5/7=0.72 6/7=0.86 7/7=1） S0 =0.19 S0 = 1/7 S1 =0.44 S1 =3/7 S2 =0.65 S2 =5/7 S3 =0.81 S3 =6/7 S4=0.89 S4 = 6/7 S5=0.95 S5=1 S6=0.98 S6 = 1 S7=1 S7=1第6章 图像增强 (3)统计映射后各灰度级的像素数目n i： 由上舍入结果可见，均衡化后的灰度级仅有

13、5级，分别是S0 = 1/7 ；S1 =3/7 ；S2 =5/7 ；S3 =6/7 ；S4 = 1 对应的像素数目是 S0 =1/7 n0=790 S1 =3/7 n1=1023 S2 =5/7 n2=850 S3 =6/7 n3+n4=656+329=985 S4 = 1 n5+n6+n7=245+122+81=448第6章 图像增强 (4)计算输出图像的直方图:第6章 图像增强 直方图均衡化技术的缺点：（1）将原始函数的累积分布函数作为变换函数， 只能产生近似均匀的直方图。（2）在某些情况下，并不一定需要具有均匀直方 图的图像。返回返回第6章 图像增强(课堂作业)一幅图像共有8个灰度级，每

14、一灰度级概率分布如下表所示，要求对其进行直方图均衡化处理，并画出均衡化后的图像的直方图。第6章 图像增强S kP s (S k ) 1/72/7 3/7 4/7 5/7 6/7010.290.240.170.210.09第6章 图像增强直方图规定化1.定义 修改一幅图像的直方图，使它与另一幅图像的直方图匹配或具有一种预先规定的函数形状。 目标：当需要具有特定的直方图的图像时，可按照预先设定的某个形状人为的调整图像的直方图。第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强2. 直方图规定化的原理 P r (r)表示原始图像的灰度分布概率密度函数。 P z (z)表示目的图像的灰度分布概率密度函数

15、。（1）首先对原始图像进行直方图均衡化处理，即求变换函数： （2）对目标图像也进行直方图均衡化处理，即：rdwwrTs0)Pr()(zdwwPzzGv0)()(其逆变换是 即由均衡化后的灰度级v得到目标函数的灰度级z)(1vGz第6章 图像增强)()(11sGvGz即可以由原始图像均衡化后的灰度值s来求目标图像的灰度级z第6章 图像增强第6章 图像增强rrdrrprTs010)()(zzdzzpzGv010)()(第6章 图像增强第6章 图像增强S k nsk 7901023850985448P (s k ) 0.190.250.210.240.11S k计算计算 0.190.440.650.

16、810.890.950.981.00r kr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 n k 790102385065632924512281 P (r k ) 0.190.250.210.160.080.060.030.02S k舍入舍入 1/73/75/76/76/7111第6章 图像增强直方图规定化处理实例原图像原图像原图像的直方图原图像的直方图规定直方图规定直方图输出图像输出图像输出图像的直方图输出图像的直方图直方图中高灰度值一边更密集由于规定的直方图在高灰度区值较大，所以变换的结果比均衡化更亮第6章 图像增强)22()()(00kjkjj

17、jkknnrprTs第6章 图像增强第6章 图像增强r kr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 n k 790102385065632924512281 P (r k ) 0.190.250.210.160.080.060.030.02 z k z0=0z1=1/7z2=2/7z3=3/7z4=4/7z5=5/7z6=6/7z7=1 Pz(z k) 0.000.000.000.150.200.300.200.15第6章 图像增强作业：一幅图像共有8个灰度级，每一灰度级的概率分布如下表所示，要求对其进行直方图规定化处理，规定化直方图的数据如表所

18、示。(画出规定化后的直方图)第6章 图像增强第6章 图像增强1/72/7 3/7 4/7 5/7 6/7010.290.240.170.120.090.060.020.01P r (r k ) rk第6章 图像增强1/72/7 3/7 4/7 5/7 6/7010.430.270.190.11P z (zk ) zk第6章 图像增强1/72/7 3/7 4/7 5/7 6/7010.410.290.210.09P z (zk ) zk第6章 图像增强 对两个以上的图像进行代数运算实现灰度变换 将两幅输入图像之间进行点对点的加、减、乘、除运算得到输出图像的过程。 C(x,y) = A(x,y)+ B(x,y) (1) C(x,y) = A(x,y)- B(x,y) (2) C(x,y) = A(x,y） B(x,y) (3) C(x,y) = A(x,y)/ B(x,y) (4)第6章 图像增强M=1M=2M=4M=16第6章 图像增强第6章 图像增强第6章 图像增强