《灰度级变换》PPT课件

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1、第三章图像的灰度变换灰度变换的目的是为了改善画质，使图像的显示效果更加清晰。本章中主要介绍的内容包括：γ校正对比度展宽动态范围调整直方图均衡化处理伪彩色技术3.1图像的γ校正我们知道，数字图像信息的获取通常都是通过光电传感器(如：CCD)来完成的。但是，由于传感器的输入输出特性不是线性的。所以，如果不进行校正处理的话，将无法得到好的图像效果。（同理，加洗照片不对颜色进行校正配准，所以效果都会略差一些）3.1.1光电传感器的输入输出特性设CCD的输入（入射光强度）为L，输出（电流强度）为I，则有：当我们得到信号I之后，必须对其进行校正，使

2、得后面处理的信息为L或估计的近似L。3.1.2γ校正的原理因此，γ校正的关键是确定γ值。3.1.3γ校正方法1.γ值的确定1）理论确定方法即logI与logL成线性关系。如P38图3.1所示，选线性区的斜率来计算γ值。3.1.3γ校正方法2）实际中γ值的确定方法通常CCD的γ值在0.4~0.8之间，γ值越小，画面的效果越差。根据画面对比度的观察与分析，可以大致得到该设备的γ值（或依据设备的参考γ值）。例题4699954686680878950759580原始信息Lγ=0.41399821373360646820529260CCD的输出信

3、息I如果不进行校正的话，会有11/25=44%的数据畸变严重。从上面的数据规律可以看出，会导致对比度的减小。3.1.3γ校正方法2.对输入信息进行γ校正在实际中，通常是根据预先设计好的速查表来完成校正。教材P38给出了一个速查表的示例，目的是加快计算时间。例题46999546866808789507595801399921363360656920529260CCD的输出信息I1399821373360646820529260γ校正后的信息原始信息γ=0.4校正后的误差为计算误差，是不得已的，可忽略的误差值得注意的是：所得到的γ值不一定准

4、确，那么我们来看一下，γ值不准确时，进行校正后的图像效果。3.2对比度展宽对比度展宽的目的是，将人所关心的部分强调出来。原理是，进行像素点对点的，灰度级的影射。设新、旧图的灰度级分别为g和f，要求g和f均在[0，255]间变化，但是g的表现效果要优于f。3.2.1对比度展宽方法的原理按照下面的公式进行点对点的影射：3.2.1对比度展宽方法的原理也就是说，新图与旧图的灰度关系如下图所示。255abfg255gagbαγβ3.2.2灰级窗只显示指定灰度级范围内的信息。按照前面的计算公式有:α=γ=0255abfg255gagbαγβ255a

5、bfg255β3.2.3灰级窗切片只保留感兴趣的部分，其余部分置为0。255abfg2553.3动态范围调整动态范围：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。动态范围调整原理：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。3.3.1线性动态范围调整如下图所示，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]。黑白ab01255abfg255线性动态范围

6、调整例题1399821373360646820529260黑：02白：9723777223733626467225072620299900292270747900509070y=1.8*x-3.6作用：进行亮暗限幅3.3.2非线性动态范围调整通常用取对数的方法。原因是人眼对信号的处理是有一个近似对数算子的环节。非线性动态范围调整例题13998213733606468205292603599943585580868940749480g(i,j)=9*log(f(i,j)+1)作用：将暗的部分扩展，而将亮的部分抑制。3.4直方图均衡化方法直

7、方图均衡方法的基本思想是，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。一、求灰度直方图设f、g分别为原图像和处理后的图像。求出原图f的灰度直方图，设为h。显然，在[0,255]范围内量化时，h是一个256维的向量。例1399821373360646820529260fh03122434415164718293注：这里为了描述方便起见，设灰度级的分布范围为[0,9]。二、计算灰度分布概率2.1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）2.2计算每个灰度级的像素个数在整

8、个图像中所占的百分比。hs(i)=h(i)/Nf(i=0,1,…,255)例hs00.1210.0820.1630.1640.0450.0460.1670.0480.0890.12h031224344151