数字图像处理课件第4章：图像增强.ppt

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1、◆4.0概述◆4.1图像的对比度增强◆4.2图像的直方图修正◆4.3图像平滑◆4.4图形锐化◆4.5图像的同态滤波◆4.6图像的彩色增强第4章图像增强8/4/20211一、什么是图象增强？图像增强是对图像进行加工，以得到对具体应用来说视觉效果更“好”，或更“有用”的图像处理技术。二、为什么要增强图象？图像在传输或者处理过程中会引入噪声或使图像变模糊，从而降低了图像质量，甚至淹没了特征，给分析带来了困难。4.0概述8/4/202124.0概述三、目的：（1）改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度；（2）将图像转换成一种更适合于人或机器分析处理的形式。注意：在图像增强的过程中，没有新信

2、息的增加，只是通过压制一部分信息，从而突出另一部分信息。8/4/20213空域法：直接对图像的像素灰度值进行操作。包括图像的灰度变换、直方图修正、平滑和锐化处理、彩色增强等。频域法：在图像的变换域中，对图像的变换值进行操作，然后经逆变换获得所需的增强结果。常用的方法包括低通滤波、高频提升滤波以及同态滤波法等。4.0概述四、图象增强方法分类和方法8/4/20214◘图像对比度增强定义采用图像灰度值变换的方法，即改变图像像素的灰度值，以改变图像灰度的动态范围，增强图像的对比度。设原图像为f(m,n)，处理后为g(m,n)，则对比度增强可表示为其中，表示增强图像和原图像的灰度变换关系（

3、函数）。4.1图像的对比度增强8/4/20215◘灰度线性变换▓灰度的线性变换：设原图像灰值线性变换后的取值，则线性变换如图4.1.1所示。变换关系式为其中称为变换函数（直线）的斜率。4.1图像的对比度增强8/4/202164.1图像的对比度增强bacdbadc图4.1.1灰度线性变换关系（a）（b）（b）（a）8/4/20217根据[a,b]和[c,d]的取值大小可有如下几种情况：（1）扩展动态范围：若，即，则结果会使图像灰度取值的动态范围展宽，这样就可改善曝光不足的缺陷，或充分利用图像显示设备的动态范围。（2）改变取值区间：若，即，则变换后灰度动态范围不变，但灰度取值区间会随

4、a和c的大小而平移。4.1图像的对比度增强8/4/20218（3）缩小动态范围：若，即，则变换后图像动态范围会变窄。（4）反转或取反：若，即对于，有则变换后图像的灰度值会反转，即原亮的变暗，原暗的变亮。在时，即为的取反。8/4/202194.1图像的对比度增强▓灰度分段线性变换（1）扩展感兴趣的，牺牲其它对于感兴趣的[a,b]区间，采用斜率大于1的线性变换来进行扩展，而把其它区间用a或b来表示。变换函数为8/4/202110（2）扩展感兴趣的，压缩其它在扩展感兴趣的[a,b]区间的同时，为了保留其它区间的灰度层次，也可以采用其它区间压缩的方法，即有扩有压。变换函数为8/4/202

5、111bacdbaMNcd4.1图像的对比度增强图4.1.2灰度分段线性变换关系（a）扩展感兴趣的，牺牲其它；（b）扩展感兴趣的，压缩其它。8/4/2021124.1图像的对比度增强图4.1.3图像灰度的线性变换示例（a）原图像；（b）扩展动态范围；（c）图像取反；（d）有扩有压。8/4/202113◘灰度的非线性变换常用的灰度非线性变换方法包括:1.对数变换对数变换的一般表达式为其中λ为一个调节常数，用它来调节变换后的灰度值，使其符合实际要求。对数变换的作用是扩展图像的低灰度范围，同时压缩高灰度范围，使得图像灰度分布均匀，与人的视觉特性相匹配。4.1图像的对比度增强8/4/20

6、21144.1图像的对比度增强图4.1.4对数变换应用示例。（a）图像；（b）图像的傅立叶谱；（c）图(b)的对数变换效果；（d）对数变换关系(λ=1)8/4/2021152.指数变换与对数变换的效果相反，指数变换使得高灰度范围得到扩展，而压缩了低灰度范围，其一般表达式为其中λ和γ为常数。为避免时底数为0的情况，增加偏移量ε。γ值的选择对于变换函数的特性有很大影响，当γ＜1时会将原图像的灰度向高亮度部分映射，当γ＞1时向低亮度部分映射，而当γ=1时相当于正比变换。灰度指数变换的图像示例如图4.1.5所示。4.1图像的对比度增强8/4/202116图4.1.5取不同γ值的指数变换结

7、果对比。（a）原图像；（b）γ=0.7时的变换结果；（c）γ=1.7时的变换结果。4.1图像的对比度增强8/4/202117◘概述▓定义：灰度直方图定义为数字图像中各灰度级与其出现的频数间的统计关系，可表示为：且。其中，k为图像的第k级灰度值，nk是f(m,n)中灰度值为k的像素个数，n是图像的总像素个数，L是灰度级数。▓性质：1.直方图的位置缺失性2.直方图与图像的一对多特性3.直方图的可叠加性4.2图像的直方图修正8/4/202118▓直方图与图像清晰性的关系：直方图反映了图