数字图像处理第4章图像增强

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1、4图像增强原因图像在生成、传输或变换的过程中,受光源、成像系统性能以及通道带宽和噪声等因素影响，往往会出现清晰度下降、对比度偏低、动态范围不足、包含噪声等降质现象。为提高图像质量，需要进行增强处理。4图像增强目的①获得更“好”的图像，主要是改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度、对比度。②获得更“有用”的图像，主要是将图像转换成一种更适合于人类或机器进行分析处理的形式，以便从图像中获取更多的有用信息根据所处理的空间不同,分为:基于图像域的方法：直接在图像所在的空间进行处理,有时也叫空域处理基于变换域的方法：在图像变换域间接进行，有时也

2、叫频域处理根据处理策略不同，分为：点处理、邻域处理、全图处理4图像增强4.1灰度变换4.2直方图处理4.3图像平滑4.4图像锐化4.5同态增晰4.6伪彩色增强4.7图像增强案例分析4图像增强4.1灰度变换灰度变换的定义:若大部分像素的灰阶分布在[a,b]之间，小部分灰度级超出了此区域，为了改善增强效果，可以用如下所示的变换关系：4.1.2分段线性变换abcd变换函数方程为非线性的变换称为非线性变换。4.1.3非线性变换突出感兴趣的区间，相对抑制不感兴趣的灰度区域往往以牺牲某些灰度范围的图像信息（灰度压缩），来换取其它灰度范围的图像信

3、息的改善（灰度拉伸）。4.1.3非线性变换对数拉伸指数拉伸0f(x,y)g(x,y)a0f(x,y)g(x,y)a对数拉伸指数拉伸4.2直方图处理灰度直方图是表示一幅图像灰度分布情况的统计表。直方图的横坐标是灰度级，一般用表示，纵坐标是该灰度级的像素个数或这个灰度级出现的概率，对于数字图像而言，其概率就用频度代表，即：为第k个灰度级的像素个数为第k个灰度级为图像的像素总数4.2直方图处理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。但它却反映了图像的灰度散布范围等特征，如

4、均值、方差，在很多场合下，往往是重要特征。具有相同直方图的三幅图像动态范围宽了，对比度增强了4.2.1直方图均衡直方图均衡：把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，增加像素灰度值的动态范围，提高图像对比度。T(r)pr(r)ps(s)S1S1rr1在[0,1]区间内的任一个r值，都可以产生一个s值，且，为变换函数。为使这种灰度变换具有实际意义，应满足下列条件：⑴．在区间，为单调递增函数；⑵．在区间，有。用r和s分别表示归一化了的原始图像灰度和变换后的图像灰度。即（0代表黑，1代表白）这里，条件⑴保证灰度级从黑到白的次序，条件⑵保证变换

5、后的像素灰度仍在原来的动态范围内。由s到r的反变换为:对s也满足条件⑴和⑵。对于连续图像，当直方图均衡化（并归一化）后有，即：两边取积分得：就是所求的变换函数，它表明变换函数是原图像的累计分布函数，是一个非负的递增函数。对于离散图像，假定数字图像中的总像素为N，灰度级总数为个L，第k个灰度级的值为，图像中具有灰度级的像素数目为，则该图像中灰度级的像素出现的概率（或称频数）为：对其进行均匀化处理的变换函数为：逆变换：DAnkPr(rk)f取成整数倍均衡后直方图07900.190.191/7(0.14)0.191/710230.250.

6、443/7(0.428)0.252/78500.210.655/7(0.714)0.213/76560.160.816/7(0.857)0.16+0.08=0.244/73290.080.896/7(0.857)5/72450.060.957/7(1.00)0.06+0.03+0.02=0.116/71220.030.987/7(1.00)7/7810.021.007/7(1.00)8个灰级，总计64*64=4096点例题：原图1/73/75/77/70.20.40.60.81.0DAf变换图均衡后1/73/75/77/70.190

7、.250.210.240.110.250.050.250.150.051/73/75/77/7仅存5个灰级，宏观拉平，微观不可能平，层次减少，对比度提高。4.2.1直方图均衡结论：直方图均衡是一种非线性变换，以牺牲图像等级为代价，增加像素灰度值的动态范围，提高图像对比度。直方图均衡能自动增强整个图像的对比度，但具体的增强效果不易控制，处理的结果是全局均衡的直方图，实际中需特定形状的直方图，从而有选择的增强某个灰度值范围内的对比度。4.2.2直方图规定化aP1cP3bP21/mm正变换反变换4.2.2直方图规定化4.3图像平滑方法分类

8、空域平滑频域平滑领域平均法中值滤波多图像平均法理想低通巴特沃斯低通指数低通梯度低通是在图像噪声模型未知时消除噪声的一种常规办法，其作用有两个：①消除或减少噪声，改善图像质量；②模糊图像，使图像看起来柔和自然。4.3.1空域平滑空域平滑