数字图像处理 第三章课件.ppt

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1、第3章空域增强技术信息工程1第3章空域增强技术第3章空域增强技术原因在各类图像系统中,图像的传送和转换,如成像、复制、扫描、传输及显示等,总要造成图像质量降低改善的方法有两类:图像增强和图像恢复增强特点不考虑图像降质的原因,只将图像中感兴趣的特征有选择地突出(增强),而衰减其不需要的特征改善后的图像不一定要去逼近原图像2第3章空域增强技术第3章空域增强技术目标从图像质量评价观点来看,是提高图像的可懂度突出图像的特征,便于处理3第3章空域增强技术第3章空域增强技术3.1空域技术分类3.2直接灰度映射3.3直方图变换3.4线性滤波3.5非线性滤波3.6局部增强4第3章空域增强技术3.1

2、空域技术分类空域:指由像素组成的空间空域增强:点操作:灰度点操作几何操作包括:(1)借助对一系列图像间的操作进行变换(2)将f(·)中的每个像素按EH操作直接变换以得到g(·);(3)借助f(·)的直方图进行变换5第3章空域增强技术3.1空域技术分类模板操作:w1w2w3w4w5w6w7w8w9:z1z2z3…z4z5z6…z7z8z9:模板模板系数6第3章空域增强技术第3章空域增强技术3.1空域技术分类3.2直接灰度映射3.3直方图变换3.4线性滤波3.5非线性滤波3.6局部增强7第3章空域增强技术3.2直接灰度映射将f(x,y)中的每个像素灰度按EH操作直接变换以得到g(x,y

3、)直接灰度映射是一种点操作8第3章空域增强技术3.2直接灰度映射典型方法1、图像求反2、增强对比度3、动态范围压缩:t=Clog(1+

4、s

5、)4、灰度切分9第3章空域增强技术3.2直接灰度映射实例3.2.110第3章空域增强技术第3章空域增强技术3.1空域技术分类3.2直接灰度映射3.3直方图变换3.4线性滤波3.5非线性滤波3.6局部增强11第3章空域增强技术3.3直方图变换直方图是图像的一种统计表达直方图反映了图像中灰度的分布情况3.4.1直方图均衡化3.4.2直方图规定化12第3章空域增强技术3.3直方图变换直方图(Histogram)straightsquaredrawin

6、g数字图像中每一灰度级与它出现的频数之间的统计提供了图像像素的灰度值分布情况计算:设置一个有L个元素的数组,对原图像的灰度值进行统计13第3章空域增强技术3.3直方图变换直方图的计算设图像中某种灰度rk的像素数为nk,n是图像中像素的总数,则灰度级rk所对应的频数为:说明直方图反映了图像中各灰度的含量,它并不反映图像的空间信息,只展示具有一定灰度级的像素的数目或频数,通过对图像的直方图进行改变可以改善图像的质量14第3章空域增强技术3.3直方图变换实例3.3.1横坐标表示灰度级,纵坐标表示频数,就可以看出图像中灰度的分布情况,水泥微观结构图左图对应的直方图15第3章空域增强技术3.

7、3直方图变换四种基本类型图像的直方图暗图像亮图像低对比度图像高对比度图像16第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化直方图均衡化(HistogramFlattening)指图像经灰度变换后,使得灰度的概率密度分布变为常数,即均匀分布均衡化基本思想变换原始图像的直方图为均匀分布==>扩大像素灰度值的动态范围==>增强图像整体对比度(反差)17第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化增强函数归一化直方图增强函数EH(r):(1)在范围内为单值单增函数各灰度级在变换后仍保持排列次序(2)变换前后灰度值动态范围一致18第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化累积

8、分布函数CDF(CumulativeDistributionFunction)满足条件(1)概率密度函数PDF(ProbabilityDensityFunction)永远为正(2)因为r在[0,1]上时,pr的总和为1并能使r的分布转换为s的均匀分布19第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化累积分布函数CDF20第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化例3.3.2:已知一幅图灰度级的概率分布密度:对其进行直方图均衡化。解:实质是求EH(r).21第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化离散情况:累积直方图(1)sk是k的单值单增函数(2)灰度取值范围一致,0≤sk≤1(3)将r的

9、分布转换为s的均匀分布22第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化实例3.3.323第3章空域增强技术作业有一幅图象,共有16级灰度,其直方图分布为Pi,i=0,1,…,15,求经直方图均衡化后,量化级别为10级的灰度图象的直方图分布Qi,其中Pi和Qi为分布的概率,即灰度i出现的次数与总的点数之比。Pi:0.03,0,0.06,0.10,0.20,0.11,0,0,0,0.03,0,0.06,0.10,0.20,0.11,024第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡

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1、第3章空域增强技术信息工程1第3章空域增强技术第3章空域增强技术原因在各类图像系统中,图像的传送和转换,如成像、复制、扫描、传输及显示等,总要造成图像质量降低改善的方法有两类:图像增强和图像恢复增强特点不考虑图像降质的原因,只将图像中感兴趣的特征有选择地突出(增强),而衰减其不需要的特征改善后的图像不一定要去逼近原图像2第3章空域增强技术第3章空域增强技术目标从图像质量评价观点来看,是提高图像的可懂度突出图像的特征,便于处理3第3章空域增强技术第3章空域增强技术3.1空域技术分类3.2直接灰度映射3.3直方图变换3.4线性滤波3.5非线性滤波3.6局部增强4第3章空域增强技术3.1

2、空域技术分类空域:指由像素组成的空间空域增强:点操作:灰度点操作几何操作包括:(1)借助对一系列图像间的操作进行变换(2)将f(·)中的每个像素按EH操作直接变换以得到g(·);(3)借助f(·)的直方图进行变换5第3章空域增强技术3.1空域技术分类模板操作:w1w2w3w4w5w6w7w8w9:z1z2z3…z4z5z6…z7z8z9:模板模板系数6第3章空域增强技术第3章空域增强技术3.1空域技术分类3.2直接灰度映射3.3直方图变换3.4线性滤波3.5非线性滤波3.6局部增强7第3章空域增强技术3.2直接灰度映射将f(x,y)中的每个像素灰度按EH操作直接变换以得到g(x,y

3、)直接灰度映射是一种点操作8第3章空域增强技术3.2直接灰度映射典型方法1、图像求反2、增强对比度3、动态范围压缩:t=Clog(1+

4、s

5、)4、灰度切分9第3章空域增强技术3.2直接灰度映射实例3.2.110第3章空域增强技术第3章空域增强技术3.1空域技术分类3.2直接灰度映射3.3直方图变换3.4线性滤波3.5非线性滤波3.6局部增强11第3章空域增强技术3.3直方图变换直方图是图像的一种统计表达直方图反映了图像中灰度的分布情况3.4.1直方图均衡化3.4.2直方图规定化12第3章空域增强技术3.3直方图变换直方图(Histogram)straightsquaredrawin

6、g数字图像中每一灰度级与它出现的频数之间的统计提供了图像像素的灰度值分布情况计算:设置一个有L个元素的数组,对原图像的灰度值进行统计13第3章空域增强技术3.3直方图变换直方图的计算设图像中某种灰度rk的像素数为nk,n是图像中像素的总数,则灰度级rk所对应的频数为:说明直方图反映了图像中各灰度的含量,它并不反映图像的空间信息,只展示具有一定灰度级的像素的数目或频数,通过对图像的直方图进行改变可以改善图像的质量14第3章空域增强技术3.3直方图变换实例3.3.1横坐标表示灰度级,纵坐标表示频数,就可以看出图像中灰度的分布情况,水泥微观结构图左图对应的直方图15第3章空域增强技术3.

7、3直方图变换四种基本类型图像的直方图暗图像亮图像低对比度图像高对比度图像16第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化直方图均衡化(HistogramFlattening)指图像经灰度变换后,使得灰度的概率密度分布变为常数,即均匀分布均衡化基本思想变换原始图像的直方图为均匀分布==>扩大像素灰度值的动态范围==>增强图像整体对比度(反差)17第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化增强函数归一化直方图增强函数EH(r):(1)在范围内为单值单增函数各灰度级在变换后仍保持排列次序(2)变换前后灰度值动态范围一致18第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化累积

8、分布函数CDF(CumulativeDistributionFunction)满足条件(1)概率密度函数PDF(ProbabilityDensityFunction)永远为正(2)因为r在[0,1]上时,pr的总和为1并能使r的分布转换为s的均匀分布19第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化累积分布函数CDF20第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化例3.3.2:已知一幅图灰度级的概率分布密度:对其进行直方图均衡化。解:实质是求EH(r).21第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化离散情况:累积直方图(1)sk是k的单值单增函数(2)灰度取值范围一致,0≤sk≤1(3)将r的

9、分布转换为s的均匀分布22第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡化实例3.3.323第3章空域增强技术作业有一幅图象,共有16级灰度,其直方图分布为Pi,i=0,1,…,15,求经直方图均衡化后,量化级别为10级的灰度图象的直方图分布Qi,其中Pi和Qi为分布的概率,即灰度i出现的次数与总的点数之比。Pi:0.03,0,0.06,0.10,0.20,0.11,0,0,0,0.03,0,0.06,0.10,0.20,0.11,024第3章空域增强技术3.3.1直方图均衡

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