数字图像处理第4章课件.ppt

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1、数字图像处理和分析第4章图象增强1第4章图象增强4.1概述和分类4.2空域变换增强4.3空域滤波增强4.4频域增强4.5局部增强4.6彩色增强24.4频域增强4.4.1原理和分类需保留的频率分量：H(u,v)=1；需抑制的频率分量：H(u,v)=0。f(x,y)F(u,v)H(u,v)F(u,v)G(u,v)G(x,y)FFTH(u,v)FFT-1卷积理论是频域技术的基础，时域的卷积在频域中对应的是乘积。(4.4.1)(4.4.2)常用的频域增强方法有：频域平滑(低通滤波)、频域锐化(高通滤波)、带通和

2、带阻滤波、同态滤波等。3频域滤波流程（1）对输入图像进行中心移位变换：用(-1)x+y乘以原始图像f(x,y)；（2）由（1）的结果计算相应的DFT，即F(u,v)；（3）设计适当的滤波函数H(u,v)，并用H(u,v)乘以F(u,v)；（4）计算（3）所得结果的IDFT；（5）保留(4)结果的实部；（6）用(-1)x+y乘以（5）的结果，得到滤波增强后的图像g(x,y）。44.4.2低通滤波图4.4.1理想低通滤波器（a）变换函数透视图；（b）图像方式显示的滤波器（c）滤波器的剖面图1.理想低通滤波器

3、abc(4.4.3)从点(u,v)到原点矩离5振铃效应G(u,v)=H(u,v)F(u,v)g(x,y)=h(x,y)*f(x,y)图4.4.2（a）半径为5的频率域ILPF；（b）相应的空间滤波器(注意据铃)；（c）空域的5个脉冲模拟5个象素值；（d）空间域(b)和(c)卷积的滤波结果。6截止频率与所保留能量的关系(图象中大部分能量集中在低频区)图4.4.3a低通滤波器的能量与D0的关系（a）尺寸为500500像素的图像（b）图像的Fourier谱。叠加的圆环分别具有5、15、30、80、230像素

4、的半径，分别包含的能量为90.0%、94.6%、96.4%、98.0%、99.55。(4.4.4)7ILPF的图像处理效果图1abcdef图4.4.3b(a)原图象；(b)~(f)是用图4.4.1所示的理想低通滤波器处理的结果，对应的截止频率半径分别为5、15、30、80和230，滤去的能量为8%、5.4%、3.6%、2%和0.5%。8滤波器(ILPF)效果图292.巴特沃斯(Butterworth)低通滤波器(4.4.5)图4.4.4(a)巴特沃斯低通滤波器函数的透视图；(b)频域显示的滤波器图象；(

5、c)阶数从1到4的滤波器横截面图。10BLPF的滤波结果图4.4.5二阶BLPF滤波的结果（a）原图像，（b）半径15，（b）半径30，（d）半径80abcd113.高斯低通滤波器(指数低通滤波器)图高斯低通滤波器（a）传递函数的透视图；（b）频域图像形式；（c）径向剖面图，D0=10、20、40、100。12GLPF的滤波效果图(a)原图象；图(b)用D0=100的GLPF滤波的结果；图(c)用D0=80的GLPF滤波的结果。注意在(b)和(c)放大部分细纹的减少。134.4.3高通滤波图4.4.6a

6、三种典型的高通滤波器，从上到下依次为理想高通滤波器、巴特沃思高通滤波器、高斯型(指数)高通滤波器。14图4.4.6b典型的空域表示。(a)理想的、(b)巴特沃斯型的、(c)高斯型的空域高通滤波器及相应的灰度剖面图。HPF比较abc151.理想高通滤波器2.巴特沃斯高通滤波器3.高斯型高通滤波器4.梯型高通滤波器(4.4.7)(4.4.6)16IHPF滤波器效果图117高通滤波器效果2图4.4.7a理想高通滤波效果，从左到右依次为D0=15，30，80。D0越小，振铃效应越明显18高通滤波器效果3图4.4

7、.7c高斯高通滤波效果，从左到右依次为D0=15，30，80。比上述两种滤波效果更好。图4.4.7bBHPF效果，从左到右依次为D0=15，30，80。比IHPF的结果平滑得多。19高频加强图4.4.8胸部X光图片(a)X光原图；(b)巴特沃斯高通滤波效果；(c)高频增强滤波的效果；(d)对(c)执行直方图均衡化的效果abcd204.4.4带通和带阻滤波抑制以点（u0,v0）为中心，D0为半径的邻域中的所有频率，理想带阻滤波器（IBPF）的转移函数为：(带通滤波的作用与之相反)图4.4.9理想带阻滤波器

8、透视图(4.4.8)(4.4.9)不围绕原点的情况21考虑傅里叶变换的对称性，为了消除不以原点为中心的给定区域内的频率，带阻滤波器必须两两对称地工作，上述函数改写成：(4.4.10)(4.4.11)(4.4.12)不围绕原点的模型22围绕原点的模型为消去围绕原点的一个频带，必须考虑周期性和对称性。一个径向对称（放射对称）的理想带阻滤波器转移函数是：其中W为带的宽度，D0为阻带中心的半径。(4.4.13)23n阶放射对称的巴特沃斯带阻滤波器的