空域图像增强.ppt

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1、第3章空域图像增强图像增强技术是一大类基本的图像处理技术，其目的是对图像进行加工，以得到对具体应用来说视觉效果更“好”、更“有用”的图像在图像处理中，空域是指由像素组成的空间，也就是图像域。空域增强方法指直接作用于像素改变其特性的增强方法。具体的增强操作可仅定义在每个像素位置(x,y)上，此时称为点操作；增强操作还可定义在每个(x,y)的某个邻域上，此时常称为模板操作或邻域操作第3章空域图像增强图像增强:改变图像像素的灰度值，以改变图像灰度的动态范围，增强图像的对比度。增强目的：1)改善图像的视觉效果，提高清晰度；2）将图像转换成一种更适合于人或机器分析处理的形式。空域法：直接对图像的像素灰

2、度值进行操作。频域法：在变换域中，对图像的变换值进行操作.空域增强分为：点操作和模板操作（邻域操作）。第3章空域图像增强3.1灰度映射3.2图像运算3.3直方图修正3.4空域滤波3.1灰度映射灰度映射：改变图像像素的灰度以改善视觉效果是一种基于图像像素的点操作映射函数：t=T(s)s：输入像素值，t：输出像素值灰度映射原理：根据增强的目的设计某种映射规则，并用相应的映射函数来表示。利用映射函数可将原始图像中每个像素的灰度都映射到新的灰度。属于点操作。3.1灰度映射输入和输出均4个灰度级：R、Y、G、B。3.1灰度映射左图增加对比度右图降低对比度注意：一般输入输出的动态范围一致。3.1灰度映射

3、常见的增强函数：取反分段增强对数3.1灰度映射1、图像求反将原图灰度值翻转3.1灰度映射2、动态范围压缩动态范围过大时，超出显示设备允许范围，直接显示会丢失图像细节，可进行动态范围压缩。目标与增强对比度相反动态范围：是指图像中从暗到亮的变化范围。动态范围对人视觉的影响：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。如下图所示，将原来[0,255]范围内的亮暗变化，压缩到[a,b]范围内。再将[a,b]范围内的灰度值伸展到[0,255]。3.1灰度映射11黑白ab01255abfg255另一种压缩：3.1灰度映射3.1灰度映射3、阶梯量化将

4、图像灰度分阶段量化成较少的级数，从而减少数据位，获得数据量压缩的效果。(图像质量下降)3.1灰度映射4、阈值切分（图像二值化）增强图只剩下2个灰度级，突出前景，抑制了背景，对比度最大，但细节全丢失了。突出感兴趣部分，其余置零：255abfg2553.1灰度映射3.2图像运算3.2图像运算图像运算包括：算数运算和逻辑运算。1.算术运算：（一般用于灰度图像）两个像素p和q之间的基本算术运算包括：(1)加法：记为p+q(2)减法：记为p–q(3)乘法：记为pq（也写为pq和pq）(4)除法：记为p÷q3.2图像运算注意：运算结果可能超出原图像动态范围，此时需要进行灰度映射，将运算结果的灰度值限

5、制在原图像的允许范围内。应用：1）加法消除噪声含噪声图像：g(x,y)=f(x,y)+e(x,y)若噪声具有互不相关、零均值的统计特性，则M个含噪声图像之和：期望：3.2图像运算2）减法可消除背景、进行运动检测g(x,y)=f(x,y)-h(x,y)若两副图像背景相同，减法结果是两副图之差别，可消除背景，获得运动信息。例1：P48图3.2.2例2：3.2图像运算2.逻辑运算注意：直接只可用于二值（0和1）图像两个像素p和q之间最基本的逻辑运算包括(1)与：p·q或pq(2)或：p+q(3)补（非）：组合逻辑运算：异或、与非、或非、异或非。用异或运算可提取目标。3.3直方图修正3.3直方图修正

6、直方图修正：借助图像的直方图，改变图像像素分布，获得图像增强效果。修正包括直方图均衡化、直方图规定化。1.直方图图像的灰度直方图是二维图像的灰度分布统计，是一个1-D的离散函数。*3.3直方图修正0123123123103102h54300123f3.3直方图修正直方图性质反映图像中不同灰度出现的次数，不反映某一灰度值像素所在位置，不具有空间特性。?是多对一的映射。四个图像具有相同的直方图。3.3直方图修正2.累积直方图012312312310310201233812163.3直方图修正3.直方图均衡化用于增强动态范围偏小的图像的反差。基本思想：把原始图的直方图变换为在整个灰度范围内均匀分布

7、的形式，使图中具有近似灰度且占有大量像素的区域的灰度范围展宽，使大区域中微小灰度变化显现出来。增加像素灰度值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度的效果.直方图归一化概率表达形式：3.3直方图修正增强函数需要满足2个条件：(1)它在范围0≤f≤（L-1）内是1个单值单增函数，这是为了保证原图各灰度级在变换后仍保持原来从黑到白（或从白到黑）的排列次序。(2)如果设均衡化后的图像为g(x,y)，则：对于0≤f≤（