对比度增强-图像增强.ppt

图像增强对比度增强图像平滑图像锐化 同态滤波伪彩色与假彩色处理代数运算几何运算 1目的：采用一系列技术去改善图像的视觉效果，或将图像转换成一种更适合于人或机器进行分析处理的形式。图像增强并不以图像保真为准则，而是有选择地突出某些对人或机器分析有意义的信息，抑制无用信息，提高图像的使用价值。2方法：空间域处理 全局运算：在整个图像空间域进行。局部运算：在与像素有关的空间域进行。点运算：对图像作逐点运算。频域处理 在图像的Fourier变换域上进行处理。3对比度增强灰度变换法 线性变换 对数变换 指数变换直方图调整法 直方图均衡化 直方图匹配要点：4灰度变换法(一)线性灰度变换 当图像成像时曝光不足或过度,或由于成像设备的非线性和图像记录设备动态范围太窄等因素。都会产生对比度不足的弊病，使图像中的细节分辨不清。这时可将灰度范围线性扩展。设f(x,y)灰度范围为a,b，g(x,y)灰度范围为c,d,5线性灰度变换6线性灰度变换0f(x,y)g(x,y)abcd7灰度变换法(二)分段线性灰度变换 将感兴趣的灰度范围线性扩展，相对抑制不感兴趣的灰度区域。设f(x,y)灰度范围为0,Mf，g(x,y)灰度范围为0,Mg,8分段线性灰度变换9分段线性灰度变换0f(x,y)g(x,y)abcdMfMg10灰度变换法(三)非线性灰度变换 （1）对数变换 低灰度区扩展，高灰度区压缩。（2）指数变换 高灰度区扩展，低灰度区压缩。11对数变换a,b,c是按需要可以调整的参数。12对数变换对数变换13指数变换a,b,c是按需要可以调整的参数。14指数变换15习题1.对于一个大小为6464的24位彩色图像，无压缩时所需的存储空间是多少。2.令原图像f(x,y)的灰度范围为50,80,线性变换后图像g(x,y)的范围为20，180，写出f与g之间存在的变换公式。3.试给出将灰度范围(0,10)拉伸为(0,15)，灰度范围(10,20)移到(15,25)，及灰度范围(20,30)压缩为(25,30)的变换方程。4.简述实现8位位图的反色变换方法，并编程实现。16习题4.假设有2张磁碟，每张都含有撞球桌的4位数字图像（白色为15）。两张图片都是在同一位置拍摄得到，其中一张摄于比赛结束前，含有获胜的一击（击落最后3个白球为胜），另一张摄于桌面清空后的瞬间。每张都含有本磁碟中图片的直方图。5.(1)试判断哪张磁碟中的图片含有球？6.磁碟1：【0,100,400,700,800,600,500,600,500,400,400,600,400,100,0,0】7.磁碟2：【0,100,300,700,700,600,500,600,500,400,400,600,500,200,0,0】8.(2)用含有球的图片减去不含球的图片，构成一张新的图片，试求出新图片的直方图。17直方图调整法（一）直方图均衡化 Histogram Equalization 直方图:表示数字图像中的每一灰度级与其出现的频率(该灰度级的像素数目)间的统计关系,用横坐标表示灰度级,纵坐标表示频数(也可用概率表示)。直方图:18直方图19直方图均衡化 直方图均衡化是将原图像的直方图通过变换函数修正为均匀的直方图，然后按均衡直方图修正原图像。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。20直方图均衡化 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。21连续灰度的直方图非均匀分布22连续灰度的直方图均匀分布23直方图均衡化目标直直方图均衡化方图均衡化24直方图均衡化 要找到一种变换 S=T(r)使直方图变平直，为使变换后的灰度仍保持从黑到白的单一变化顺序，且变换范围与原先一致，以避免整体变亮或变暗。必须规定：（1）在0r1中，T(r)是单调递增函数，且0T(r)1；（2）反变换r=T-1(s),T-1(s)也为单调递增函数，0s1。25rjrj+rsjsj+s直方图均衡化变换公式推导图示26直方图均衡化 考虑到灰度变换不影响像素的位置分布，也不会增减像素数目。所以有27直方图均衡化 应用到离散灰度级，设一幅图像的像素总数为n，分L个灰度级。nk:第k个灰度级出现的频数。第k个灰度级出现的概率 P(rk)=nk/n 其中0rk1，k=0,1,2,.,L-1 形式为：算例28例例例：设图像有例：设图像有64*64=409664*64=4096个像素，有个像素，有8 8个灰度级，灰度个灰度级，灰度分布如表所示。进行分布如表所示。进行直直方图均衡化方图均衡化。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk)0.190.250.210.160.080.060.030.0229步骤：步骤：rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk)0.190.250.210.160.080.060.030.02例例301.1.由（由（3.113.11）式计算）式计算s sk k。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk)0.190.250.210.160.080.060.030.02sk计算计算 0.190.440.650.810.890.950.981.00例例31rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk)0.190.250.210.160.080.060.030.02sk计算计算 0.190.440.650.810.890.950.981.00sk舍入舍入 1/73/75/76/76/71112.2.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32rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk)0.190.250.210.160.080.060.030.02sk计算计算 0.190.440.650.810.890.950.981.00sk舍入舍入 1/73/75/76/76/7111sk s s0 0s s1 1s s2 2s s3 3s s4 4nsk 7901023850985448p(sk)0.190.250.210.240.113.3.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33直直方图均衡化方图均衡化均衡化前后直方图比较例例34直方图均衡化 直方图均衡化实质上是减少图像的灰度级以换取对比度的加大。在均衡过程中，原来的直方图上频数较小的灰度级被归入很少几个或一个灰度级内，故得不到增强。若这些灰度级所构成的图像细节比较重要，则需采用局部区域直方图均衡。35直方图调整法 （二）直方图匹配 修改一幅图像的直方图，使得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：突出我们感兴趣的灰度范围，使图像质量改善。36连续灰度的直方图原图37连续灰度的直方图规定381.试写出把灰度范围 0，50 压缩成0，10，把范围 50，200 扩张为 10，245，并把范围 200，255 压缩成 245，255 的变换方程。2.画出经过下面二次灰度变换的等效灰度变换曲线。习题：255255g(x,y)f(x,y)255255h(x,y)g(x,y)393.给出一幅4bit 的图像，作出个灰度级出现的频数与灰度级的对应关系直方图。习题：404.已知一幅图像如下所示，即半边为深灰色，灰度等级为1/7，另半边为黑色，灰度级为0。假定 0，1 划分为8个灰度级，试对此图像进行直方图均衡化处理，并描述一下均衡化后的图像是一幅什么样的图像。习题：415.已知一幅图像如图(1)所示，试对图像进行直方图均匀化处理，并画出均匀化后的图像和它的直方图。习题：00 0 0 1 1 1 20 0 0 0 1 1 2 31 1 1 1 1 2 2 32 2 2 2 2 2 2 53 3 3 3 3 3 3 33 3 3 3 3 4 4 54 4 4 4 4 4 4 56 6 6 6 7 7 5 5图图(1)42