计算机视觉06 3.2 图像处理基础 II.ppt

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1、第三章图像处理基础中国科技大学自动化系曹洋3.空域处理图像空域处理a.线性滤波b.非线性滤波c.二值图像处理方法数学形态学连通成分标记空域滤波分类按照分类方法的不同数学形态分类处理效果分类空域滤波器非线性滤波器线性滤波器带通低通高通中值最小值最大值锐化滤波器钝化滤波器3.1线性滤波模板，也常称为：滤波器，掩模，是一个系数矩阵，大小为n*n,n通常为奇数，如3*3,5*5,9*9.模板运算：假设原始图像上一点f(x,y)，其在变换图像的映射为g(x,y)=T[f(x,y)]。T是一种变换操作，定义在(x,y)的邻域，这邻域可能是

2、以(x,y)为中心的一个方形区域，也就是说T对f(x,y)及其邻域都作用以产生g(x,y)。在空间滤波、平滑、锐化等处理中，可以通过模板在图像上作卷积的办法来实现。模板运算步骤:1.将模板在图中漫游（卷积）2.将模板中系数和图中对应的象素值相乘3.将所有的乘积相加4.将和赋值给模板中位置对应的象素图像卷积常用的线性滤波器均值滤波器（低通）每一个像素值用其局部邻域内所有像素值的加权均值置换常用的线性滤波器高斯滤波器（低通）根据高斯函数选择邻域内各像素的权值高斯平滑滤波器高斯函数具有五个重要的性质:旋转对称性在各个方向上的平滑是一

3、致的单调递减邻域的影响随着距离的增加而减弱傅立叶变换是其本身保留所需信号高斯平滑滤波器参数σ调节平滑程度在过平滑与欠平滑之间取得平衡可分离性降低计算复杂度常用的线性滤波器带通滤波和导向滤波（Band-passandsteerablefilters）GaborFilter3.2非线性滤波常用的非线性滤波器中值滤波器（1）取邻域（2）按亮度值大小排列像素点（3）选排序像素的中间值作为中心点的新值试一试？试一试常用的线性滤波器双边滤波器（bilateralfilter）高斯滤波器的不足常用的线性滤波器双边滤波器常用的线性滤波器双边滤

4、波器（bilateralfilter）domainfilter(Gaussian);rangefilter(similaritytocenterpixelvalue);noisystepedgeinput;双边滤波器双边滤波器滤波结果3.3二值图像处理只有黑白两级灰度的图像去掉无关信息的干扰,计算速度快所需内存小,节省资源算法可应用于灰度图象适用于工业场合二值图像3.3.1二值图像基本概念（1）近邻：4邻点(4-neighbors):有公共边关系的两个像素．8邻点(8-neighbors):两个像素至少共享一个顶角.4连通(4

5、-connected):一个像素与其4邻点的关系8连通(4-connected):一个像素与其8邻点的关系(2)路径路径:从像素到像素的一个像素序列4路径:像素与其近邻像素是4连通关系8路径:像素与其近邻像素是8连通关系(3)前景图像中值为1的全部像素的集合，用S表示．(4)连通性已知像素p和q，如果存在一条从p到q的路径，且路径上的全部像素都包含在S中，则称p与q是连通的．(5)连通成份一个像素集合S，如果S内的每一个像素与集合内其它像素连通，则称该集合为一个连通成份(6)背景`S（S的补集）中包含图像边界点的所有连通成份的

6、集合洞:`S中所有非背景其它元对物体和背景应使用不同的连通.如果对S使用8连通,则对`S应使用4连通`S洞洞(7)边界S的边界是S中与`S中有4连通关系的像素集合S'（8)内部S中不属于它的边界的像素集合.S的内部等于S-S'（9)包围如果从S中任意一点到图像边界的4路径必须与区域T相交，则区域T包围区域S（或S在T内）例：一幅二值图像内部包围边界`SS图像边界3.3.2数学形态学（mathematicalmophology）图像分析与识别思想：基于形状理论基础：集合论作用：保持形状特征，同时简化图像工具：结构元形态学算子-1

7、膨胀（dilation）：扩张图像区域结构元原点是指定的，不一定是图像左上角多种解释：向量、图像位移、结构元位移形态学算子-2腐蚀（erosion）：获得表示结构元所有出现位置的图像试一试膨胀腐蚀形态学算子-3开运算（opening）：去除比结构元小的区域像素用同一结构元腐蚀后再膨胀闭运算（closing）：填充比结构元小的孔洞用同一结构元膨胀后再腐蚀形态学算子的应用去除噪声边界提取区域填充4.连通成分标记5.图像骨架化……..连通性的有关概念（connectivity）4(8)-连通路径：相互连通的像素序列连通性：两像素之间

8、存在路径连通成分（connectedcomponent）：图像中彼此连通的最大像素子集3.3.3连通成分分析连通性的有关概念前景、背景、洞边界，内部与包围连通性及连通成分标记欧拉数在视觉应用中，欧拉数或亏格数可作为识别物体的特征1.定义：连通成份数减去空洞数E=C-H其中:C