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1、第四章 数字图像处理中的基本运算图像处理基本运算概述根据数字图像处理运算中输入信息与输出信息的类型，具有代表性的图像处理典型算法从功能上具有以下几种：（1）单幅图像单幅图像（2）多幅图像单幅图像（3）单幅或多幅图像数值/符号基本运算类型第一类运算功能是图像处理中最基本的功能;根据输入图像得到输出图像运算的数学特征，可将图像处理运算方式分为:点运算代数运算几何运算1．定义2：分类一.点运算3：应用1.定义所谓点运算是指像素值（像素点的灰度值）通过运算之后，可以改善图像的显示效果。这是一种像素的逐点运算。点运算与相邻的像素之间没
2、有运算关系，是原始图像与目标图像之间的影射关系。是一种简单但却十分有效的图像处理方法。点运算又称为“对比度增强”、“对比度拉伸”、“灰度变换”点运算实际上是灰度到灰度的映射过程;设输入图像为A(x,y)输出图像为B(x,y)则点运算可表示为：B(x,y)=f[A(x,y)]显然点运算不会改变图像内像素点之间的空间位置关系。2.分类（1）线性点运算输出灰度级与输入灰度级呈线性关系的点运算。即：255255DADB0f(DA)=aDA+bb①如果a>1，输出图像的对比度增大25521848提高对比度2550提高对比度举例②如果a<
3、1,输出图像的对比度减小2552551420降低对比度降低对比度举例0255255③如果a＝1，b≠0，操作仅使所有像素的灰度值上移或下移，其效果是使整个图像更暗或更亮0255255整个图像更亮0255255整个图像更暗④如果a＝1，b＝0时，输出、输入图像相同0255255⑤如果a为负值，暗区域将变亮，亮区域将变暗02552550255255线性点运算公式当图象成像时曝光不足或过度,或由于成像设备的非线性和图像记录设备动态范围太窄等因素,都会产生对比度不足的弊病，使图像中的细节分辨不清.这时可通过点运算将灰度范围线性扩展.设
4、f(x,y)灰度范围为[a,b]，g(x,y)灰度范围为[c,d].则线性点运算公式为:线性点运算公式(2)分段线性点运算将感兴趣的灰度范围线性扩展，相对抑制不感兴趣的灰度区域。设f(x,y)灰度范围为[0,Mf]，g(x,y)灰度范围为[0,Mg],分段线性点运算如下图所示:分段线性点运算公式（3）非线性点运算：输出灰度级与输入灰度级呈非线性关系的点运算。2552550输入输出25512825521825512825532加亮、减暗图像亮度调整加暗、减亮图像对比度拉伸非线性拉伸实例1拉伸效果：图像加亮、减暗非线性拉伸实例2非
5、线性拉伸实例3非线性拉伸实例4非线性拉伸实例5非线性拉伸实例6非线性拉伸实例73.点运算的应用(1)对比度增强在一些数字图像中，技术人员所关注的特征可能仅占据整个灰度级非常小的一个范围。点运算可以扩展所关注部分的灰度信息的对比度，使之占据可显示灰度级的更大部分。又称为对比度拉伸。(2)光度学标定点运算可消除图像传感器的非线性的影响。(3)显示标定一些显示设备不能保持数字图像上像素的灰度值和显示屏幕上相应点的亮度之间的线性关系。这一缺点可以通过点运算予以克服，即在图像显示之前，先设计合理的点运算关系，可将点运算和显示非线性组合起
6、来互互相抵消，以保持在显示图像时的线性关系。(4)轮廓线点运算可为图像加上轮廓线。二.代数运算1、概念2、运算类型及应用1.概念代数运算是指两幅输入图像之间进行点对点的加、减、乘、除运算得到输出图像的过程。如果记输入图像为A(x,y)和B(x,y)，输出图像为C(x,y)，则有如下四种形式：(1)C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)(2)C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)(3)C(x,y)=A(x,y)×B(x,y)(4)C(x,y)=A(x,y)/B(x,y)2.运算类型及应用（1）加运算（2）减运算（3）乘运算（
7、4）除运算（1）加运算C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)主要应用举例去除“叠加性”随机噪音生成图像叠加效果去除“叠加性”噪音对于原图象f(x,y),有一个噪音图像集{gi(x,y)}i=1,2,...M其中：gi(x,y)=f(x,y)+h(x,y)iM个图像的均值定义为：g(x,y)=1/M(g0(x,y)+g1(x,y)+…+gM(x,y))当：噪音h(x,y)i为互不相关，且均值为0时，上述图象均值将降低噪音的影响。相加M=1M=2M=4M=16Addition:averagingfornoisereduction
8、生成图象叠加效果：可以得到各种图像合成的效果，也可以用于两张图片的衔接（2）减法运算C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)主要应用消除背景影响差影法(检测同一场景两幅图像之间的变化)①消除背景影响即去除不需要的叠加性图案设：背景图像b(x,y)，前景背景混合图像f(x,y)
