《图像增强上》PPT课件.ppt
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1、第四章第四章 图像增强灰度图像处理图像增强灰度图像处理 4.1概述概述 原因:从实际景物转换成图像信息,在图像的生成、传输、或变换过程中,原因:从实际景物转换成图像信息,在图像的生成、传输、或变换过程中,由于多种因素的影响,输出图像的质量多少会有所降低或称退化。由于多种因素的影响,输出图像的质量多少会有所降低或称退化。灰度图像处理:同类处理灰度图像处理:同类处理不压缩原图像的灰度层次,如滤波、增强。不压缩原图像的灰度层次,如滤波、增强。非同类处理非同类处理描述,将多灰度图变为二值图,如分割。描述,将多灰度图变为二值图,如分割。增强:(增强:(enhancementenhancement)突出所
2、关心的信息,改善图像视觉效果。)突出所关心的信息,改善图像视觉效果。恢复:(恢复:(retstorationretstoration)恢复退化图像的本来面目,忠实原图像。)恢复退化图像的本来面目,忠实原图像。方式:点处理方式:点处理 局域处理局域处理 全局处理全局处理4.2 图像的统计特征图像的统计特征把图像看作随机过程,则可做一阶及二阶统计。把图像看作随机过程,则可做一阶及二阶统计。一阶:单个象素特征。二阶:一对象素特征。一阶:单个象素特征。二阶:一对象素特征。1)1)一阶统计特征:一阶统计特征:P P代表坐标,代表坐标,Z Z为灰度,为灰度,P(PP(P,Z)Z)象素。象素。对同一对象的不
3、同观测结果,随机过程,略去了随机性变化,坐标位置关对同一对象的不同观测结果,随机过程,略去了随机性变化,坐标位置关系,简化成直方图系,简化成直方图(Histogram(Histogram)。)。纵坐标:象素个数纵坐标:象素个数/某灰度某灰度 也可用百分比也可用百分比 横坐标:灰度(横坐标:灰度(0 0255255)总面积:全图象素数总面积:全图象素数S0255象素个数灰度KS=1S=1直方图:离散状态下图像灰度的概率密度分布。直方图:离散状态下图像灰度的概率密度分布。说明:图像说明:图像直方图直方图 不可逆变换,多对一的变换不可逆变换,多对一的变换 直方图是多对一的映射结果,即多个图像可以生成
4、相同的直方图,因此直方直方图是多对一的映射结果,即多个图像可以生成相同的直方图,因此直方图作为一阶统计特征未反映相邻点之间的关系。图作为一阶统计特征未反映相邻点之间的关系。但反映了图像的灰度散布范围等特征,在很多场合下,往往是重要特征。但反映了图像的灰度散布范围等特征,在很多场合下,往往是重要特征。例:例:六个象素六个象素黑黑白白阈值阈值255255灰度灰度黑板黑板(加墙加墙)的直方图的直方图2)2)二阶统计特征图像两象素之间关系:二阶统计特征图像两象素之间关系:P2(PP2(P、QQ、Z Z、Y)Y)P P、QQ为两个象素的位置为两个象素的位置绝对位置绝对位置相对位置相对位置Z Z、Y Y为
5、两个象素的灰度为两个象素的灰度 引入简化形式,即认为与引入简化形式,即认为与P P、QQ之绝对位置无关,而仅与其相对位置有关,称共之绝对位置无关,而仅与其相对位置有关,称共存事件矩阵存事件矩阵 coocurrencecoocurrence matrices matrices共存事件矩阵:共存事件矩阵:Cr(iCr(i、j)j)r r P P、QQ点的相对关系,点的相对关系,i i、j j 两个象素的灰度。两个象素的灰度。RR与与 相对距离及方位相对距离及方位有关各种组合甚多。有关各种组合甚多。d d及及 Cr(iCr(i、j j、d d、)。满足满足d d、关系,灰度分别为(关系,灰度分别为(
6、i i、j j)的象元对数。整个数组的象元对数。整个数组256*256 256*256 i ij j0 01 12 20 01 12 2.255255255255256*256256*256(0,00,0)(0,10,1)(0,20,2)(1,01,0)(1,11,1)(2,02,0)135135 9090 4545 0 0 双向(正负)均算双向(正负)均算 0,45,0,45,90,13590,135d=1,2,3.d=1,2,3.一般情况下一般情况下,考虑相邻象素间关系考虑相邻象素间关系,取取d=1d=1,=0=0时时 举例:举例:0 01 11 12 22 23 30 03 32 23
7、33 30 00 01 12 21 10 00 01 11 10 01 11 10 02 22 23 33 32 23 33 32 20 03 33 30 00 03 30 03 30 03 33 30 00 03 30 03 3i ij j0 0 1 1 2 2 3 3 0 0 1 1 2 2 3 3 6 60 00 06 60 00 00 00 00 00 00 00 06 60 06 60 0i ij j0 0 1 1 2 2 3 3 0 0 1 1 2 2 3 3 d=1,d=1,=0=0原图原图C Cr r共存事件矩阵特点:共存事件矩阵特点:对角线对角线Cr(kCr(k,k)k)大致
8、反映了灰度为大致反映了灰度为K K的面积大小;的面积大小;非对角线的非对角线的Cr(kCr(k,j)j)大致反映了灰度值为大致反映了灰度值为k k,j j象元的边界象元的边界长;长;远离对角线项的大小反映图像对比度大小。远离对角线项的大小反映图像对比度大小。进一步引入一些变换参数。进一步引入一些变换参数。综合参数:综合参数:上式中上式中u ux x,u,uy y,x x,y y,分别表示其共存事件矩阵沿行列方向的均值及标分别表示其共存事件矩阵沿行列方向的均值及标准差。准差。共存事件矩阵是纹理特征的描述工具。共存事件矩阵是纹理特征的描述工具。4.3直方图处理(点处理,辐射变换)直方图处理(点处理
9、,辐射变换)通过调整图像的直方图通过调整图像的直方图,达到所需增强的目的。达到所需增强的目的。1)1)灰度变换法:灰度变换法:由于光照不足,原图象灰度范围窄,看不清晰,直方图拉伸后灰度相差由于光照不足,原图象灰度范围窄,看不清晰,直方图拉伸后灰度相差加大,分辨清晰。加大,分辨清晰。D DB BD DA A灰度灰度H HB B255255D DA AD DB BH HA A255255255255D DB Bf f(D DA A)可将一直方图变另一直方图可将一直方图变另一直方图 即:即:H HA A(D(DA A)H HB B(D(DB B)直方图下总面积不变为1,由概率论知:D DB B=f(
10、D=f(DA A)常见的三种变换曲线:常见的三种变换曲线:线性:线性:D DB B=aD=aDA A+b(+b(分段线性分段线性)突出感兴趣目标,抑制不感兴趣目标突出感兴趣目标,抑制不感兴趣目标 对数曲线:对数曲线:D DB B=a*lg(D=a*lg(DA A+b)+b)小灰度展开,大灰度压缩小灰度展开,大灰度压缩 指数曲线指数曲线 :D DB B=D=DA A*a+b*a+b大灰度展开,小灰度压缩大灰度展开,小灰度压缩 具体编程实现引入查找表(具体编程实现引入查找表(lookup tablelookup table)概念)概念 图象图象512512512512大小,需大小,需256KB25
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