第三章图像处理图像增强 朱虹 海事选修

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1、第三章图像增强徐琪看两个图例，分析画面效果不好的原因主要原因：亮暗差别度不大解决办法：提高对比度，增加清晰度对比度的概念对比度：简单的说，就是亮暗的对比程度。对比度通常表现了图像画质的清晰程度。对比度的计算对比度的计算公式如下：对比度的计算示例图像增强图像增强的目的是为了改善画质，使图像的显示效果更加清晰。图像增强的方法：线性对比度展宽动态范围调整直方图均衡化处理伪彩色技术线性对比度展宽对比度展宽的目的：通过将亮暗差异(即对比度)扩大，把人们所关心的部分强调出来。原理：进行像素点对点的，灰度级的线性映射。该映射关系通过调整参

2、数，来实现对亮暗差异的扩大。实现方法设原图、处理后的结果图的灰度值分别为[g(i,j)]和[f(i,j)];要求[g(i,j)]和[f(i,j)]均在[0,255]间变化，但是g的表现效果要优于f。因为f和g的取值范围相同，所以通过抑制不重要的部分，来扩展所关心部分的对比度。映射关系如图所示：将上面图示的映射关系，用计算公式表达即为：对比度展宽效果示例灰级窗与灰级窗切片灰级窗：通过一个映射关系，将灰度值落在一定范围内的目标进行对比度增强，把范围外的灰度级完全抑制掉。灰级窗的映射关系：灰级窗映射计算公式：255ab灰级窗的效果

3、灰级窗效果与对比度展宽效果比较灰级窗切片：将所需要检测的目标与画面中其他部分分离开，目标部分置为白(黑)，非目标部分为黑(白)。灰级窗切片映射关系：f(i,j)0255g(i,j)灰级窗切片效果示例动态范围调整动态范围：指图像中所记录的场景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。动态范围调整：通过动态范围的压缩可以将所关心部分的灰度级的变化范围扩大。动态范围调整方法：1.线性动态范围调整2.非线性动态范围调整线性动态范围

4、调整原理：通过把原图中“不太黑”的像素也变成黑，把原图中“不太白”的像素也变成白的方式，压缩动态范围，使新的图像中，关心部分的对比度可以展宽例题：线性动态范围调整示例非线性动态范围调整提出非线性动态范围调整是因为线性动态范围调整的分段线性映射不够光滑。非线性动态范围调整，要求可以用光滑的曲线来实现。考虑人眼对视觉信号的处理过程中，有一个近似对数算子的环节，因此，可采用对数运算来实现非线性动态范围调整。实现方法：设原图为[f(i,j)]，处理后的图像为[g(i,j)]，则映射关系为例题:非线性动态范围调整示例直方图均衡化直方图

5、均衡化的基本思想是：对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩减。从而达到清晰图像的目的。原因：灰度级频度一致的图像使人感觉色调沉稳、安定，意味着图像质量“好”实现方法求直方图1.设f、g分别为原图像和处理后的图像。2.求出原图f的灰度直方图，设为h。在[0,255]范围内量化时，h是一个256维的向量。计算原图的灰度分布概率1.求出图像f的总体像素个数Nf=m*n(m,n分别为图像的长和宽)2.计算每个灰度级的分布概率，即每个像素在整个图像中所占的比例。hs(i)=h(i)/Nf(i=0,1,…,2

6、55)计算原图灰度的累计分布hp：例：计算原、新图灰度值的映射关系新图像g的灰度值g(i,j)为例题例题最终的计算结果思考题：为什么均衡化后的对比度还降低了？原图、新图灰度直方图比较解答：直方图中，灰度值的归并出现空位，将原来相邻的灰度值展开，由此展宽了对比度，而归并使某些相邻像素对比度产生了降低。直方图均衡化示例伪彩色由于人眼分辨不同彩色的能力比分辨不同的灰度级的能力强，因此，把人眼无法区别的灰度变化，施以不同的彩色来提高识别率，这便是伪彩色增强的基本依据。遥感及医学图像处理中的伪彩色图示例：将灰度映射到彩色空间的变换可以

7、表示成通常选择若干种明显不同的颜色来分别代表不同的数据区间，以达到分类的目的。实现伪彩色的方法可有很多，这里给出三种：基于灰度调色板的伪彩色方法；基于灰度变换的伪彩色方法；基于区域分割的伪彩色方法。基于灰度变换的伪彩色方法基本原理：1.仿照对温度的描述方式，当温度比较低，使用蓝色(又称冷色调)表示，当温度较高时，用红色(又称暖色调)表示。2.根据人感官上的这一特性，将亮度低的映射为蓝色，亮度高的映射为红色。因此，可按照如下所示的映射关系进行伪彩色处理：经映射后，最终获得灰度与彩色的对应关系如下图：基于灰度变换的伪彩色方法示例

8、：基于灰度调色板的伪彩色方法基本原理：按照位图文件的索引色模式，首先根据需要设计一个调色板。然后，将灰度值作为调色板的索引值，完成灰度到彩色的映射。调入某个彩色图像的调色板，作为伪彩色映射用的灰度调色板。基于区域分割的伪彩色增强方法基本原理：将图像经灰级窗处理后形成若干个分离区域，采用不同