图像处理Chap 3(2) Image Enhancement in the Spatial Domain-local processing

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图像增强 image enhancement

图像增强 image enhancement

图像增强image enhancement 增强图象中的有用信息,它可以是一个失真的过程,其目的是要改善图像的视觉效果,针对给定图像的应用场合,有目的地强调图像的整体或局部特性,将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征,扩大图像中不同物体特征之间的差别,抑制不感兴趣的特征,使之改善图像质量、丰富信息量,加强图像判读和识别效果,满足某些特殊分析的需要。

图像增强可分成两大类:频率域法和空间域法。

前者把图像看成一种二维信号,对其进行基于二维傅里叶变换的信号增强。

采用低通滤波(即只让低频信号通过)法,可去掉图中的噪声;采用高通滤波法,则可增强边缘等高频信号,使模糊的图片变得清晰。

具有代表性的空间域算法有局部求平均值法和中值滤波(取局部邻域中的中间像素值)法等,它们可用于去除或减弱噪声。

图像增强的方法是通过一定手段对原图像附加一些信息或变换数据,有选择地突出图像中感兴趣的特征或者抑制(掩盖)图像中某些不需要的特征,使图像与视觉响应特性相匹配。

在图像增强过程中,不分析图像降质的原因,处理后的图像不一定逼近原始图像。

图像增强技术根据增强处理过程所在的空间不同,可分为基于空域的算法和基于频域的算法两大类。

基于空域的算法处理时直接对图像灰度级做运算基于频域的算法是在图像的某种变换域内对图像的变换系数值进行某种修正,是一种间接增强的算法。

基于空域的算法分为点运算算法和邻域去噪算法。

点运算算法即灰度级校正、灰度变换和直方图修正等,目的或使图像成像均匀,或扩大图像动态范围,扩展对比度。

邻域增强算法分为图像平滑和锐化两种。

平滑一般用于消除图像噪声,但是也容易引起边缘的模糊。

常用算法有均值滤波、中值滤波。

锐化的目的在于突出物体的边缘轮廓,便于目标识别。

常用算法有梯度法、算子、高通滤波、掩模匹配法、统计差值法等。

影响图像质量清晰程度有很多因素,室外光照度不均匀会造成图像灰度过于集中;摄像头获得的图像经过数/模转换,线路传输时都会产生噪声污染,图像质量不可避免降低,轻者变现为图像伴有噪点,难于看清图像细节;重者图像模糊不清,连大概物体面貌轮廓都难以看清。

数字图像处理_第四章_频域图像增强

数字图像处理_第四章_频域图像增强

2
u 0.1.2. M 1 v 0.1.2. N 1 f ( x, y ) F (u , v)e j 2 (ux / M vy / N )
u 0 v 0 M 1 N 1
可以证明:
x y f ( x , y )( 1) F (u
4.2 傅立叶变换和频率域的介绍
数字图像处理
Chapter 4 Image Enhancement in the Frequency Domain
4.2.3 频率域滤波 频率域滤波基本步骤: 1、(1) x y 原图像 2、F (u, v) 3、 H (u, v) F (u, v) 4、反DEF 5、实部 x y 6、用 (1) (5) 结果。 1 被滤波图像 G(u, v)
数字图像处理
Chapter 4 Image Enhancement in the Frequency Domain
4.3 平滑的频率域滤波器
4.3.1 理想低通滤波器
c ~ e均有“振铃”特征 为什么会有“振铃”现象呢? 其根本原因是空域滤波器有负 值,具体具体解释右图(b)
右图用5个脉冲图像来说明“振 铃”的产生,可看作5个冲激, 只是简单地复制 h( x, y ) → “振铃”。
F (u ) F (u ) e j (u ) F (u ) R (u ) I (u )
2 2
1 2
(u ) arct g
2(u ) R(u )
数字图像处理
Chapter 4 Image Enhancement in the Frequency Domain
1 M x 1 v N y u
4.2 傅立叶变换和频率域的介绍

第三讲图像增强1

第三讲图像增强1
公式
(hgìs)ō:ngcrs
物理意义:
用于图像获取、打印和 显示的各种装置根据幂次 规律进行响应,习惯上, 幂次等式中的指数是指伽 马值,用于修正幂次响应 过程为伽马校正。
输出灰度级 S
精品资料
输入灰度级 r
Power-Law Transformations
s cr
C, : positive constants If γ <1: transformation maps a narrow range of
精品资料
Illustration
Linear: Negative, Identity Linear: Negative, Identity
Logarithmic: Log, Inverse Log
Logarithmic: Log, Inverse Log
Power-LPaowwe:r-nLtahw:pnothwpeorw, nert,hntrhorootot
图像增强
高通滤波
频率域低通滤波
同态滤波增强
假彩色增强
彩色增强伪彩色增强
彩色变换及应用
图像的代数运算
精品资料
Spatial & Frequency Domains
There are two broad categories of image enhancement techniques Spatial domain techniques空间域方法 Direct manipulation of image pixels直接操作图像像素(xiànɡ sù) Point processing点处理 Histogram processing直方图处理 Neighbourhood operations Frequency domain techniques频域方法 Manipulation of Fourier transform or wavelet transform of an image傅里叶变换或小波变换 For the moment we will concentrate on techniques that operate in the spatial domain精品资料

图像处理中的图像增强算法使用技巧

图像处理中的图像增强算法使用技巧

图像处理中的图像增强算法使用技巧在图像处理领域,图像增强是一项重要的任务。

图像增强的目标是提高图像的视觉质量,使得图像更加清晰、鲜明,以便更好地进行后续处理或者人眼观察。

为了实现这一目标,图像增强算法被广泛使用,并且不断发展。

下面将介绍一些常见的图像增强算法以及它们的使用技巧。

1. 线性滤波线性滤波是一种基础的图像增强算法,常用于对图像进行平滑和锐化。

常见的线性滤波算法包括均值滤波、高斯滤波和拉普拉斯滤波。

在使用线性滤波算法时,需要根据图像的特点选择合适的滤波器大小和参数设置,以达到最佳的增强效果。

2. 直方图均衡化直方图均衡化是一种常用的图像增强算法,用于提高图像的对比度。

它通过对图像的像素值进行重新分布,使得图像的直方图均匀分布在整个灰度范围内。

在应用直方图均衡化时,需要注意处理图像的局部对比度,以避免过度增强和失真。

3. 空域滤波空域滤波是一种基于像素的图像增强算法,通过对图像的像素进行运算来改变图像的外观。

常见的空域滤波算法包括锐化滤波、边缘增强和细节增强。

使用空域滤波算法时,需要选择合适的滤波器类型和参数,以获得理想的增强效果。

4. 频域滤波频域滤波是一种基于图像的频率分析的图像增强算法。

它通过对图像的傅里叶变换来分析图像的频谱特征,并根据需要对频谱进行修正,从而改变图像的视觉质量。

常用的频域滤波算法包括高通滤波和低通滤波。

在应用频域滤波算法时,需要注意选择合适的频率域区域和阈值,以避免引入噪声和失真。

5. 增强图像细节图像细节是图像中重要的信息之一,因此在图像增强过程中,保留和增强图像的细节是很重要的。

为了增强图像的细节,可以使用局部对比度增强算法、非局部均值算法、细节增强滤波器等。

这些算法可以根据图像的特点和需求来调整参数,以突出图像的细节。

6. 抑制噪声图像中常常存在各种类型的噪声,如高斯噪声、椒盐噪声等。

噪声会影响图像的视觉质量和后续处理的效果,因此在图像增强中需要考虑对噪声的抑制。

Chap 4看不懂,你妹啊!!Image Enhancement in the Frequency Domain

Chap 4看不懂,你妹啊!!Image Enhancement in the Frequency Domain

3
(a)
(b)
(c)
(d)
4
图像变换是许多图像处理和分析的基础。 图像变换是许多图像处理和分析的基础。 是许多图像处理和分析的基础
Fourier Transform (FT)在图像处理和分析技术 在图像处理和分析技术 曾经起过并仍在起着重要的作用, 中 , 曾经起过并仍在起着重要的作用 , 被用于图像 增强、复原、编码和描绘。 增强、复原、编码和描绘。
常见函数的1 常见函数的1-D CFT: CFT:
函数 高斯 矩形脉冲 三角脉冲 冲激 单位阶跃 余弦 正弦 复指数
f (t) e
−π t 2
F ( u) e
2 −π u2
Π( t ) Λ( t ) δ (t) u( t )
sin (π u) π u sin (π u) (π u) 1 δ ( u) − j π u 2 δ ( u + f ) +δ ( u − f ) 2
18
4.1.3 1-D DFT 被抽样函数的DFT可表示为 被抽样函数的DFT可表示为
1 N−1 − j 2π ux / N F ( u) = ∑ f ( x)e N x=0
DFT反变换 DFT反变换
N− N−1 u=0
u = 0,1,L, N −1
f ( x) = ∑F ( u) e j 2πux / N
F ( u) = ∫ f ( x) e− j 2πuxdx = R( u) + jI ( u)
−∞

从F(u)中恢复f(x),定义为Inverse FT F(u)中恢复f(x),定义为Inverse 中恢复f(x)
f ( x) = ∫ F ( u ⇔ f ( x)
j 2π ( ux+vy)

数字图像处理-冈萨雷斯-(英文)Chapter03 空域图像增强分享资料

数字图像处理-冈萨雷斯-(英文)Chapter03 空域图像增强分享资料
Example: Contrast enhancement
7
(Images from Rafael C. Gonzalez and Richard E. Wood, Digital Image Processing, 2nd Edition.
Image Negative
L-1 White
sL1r
Original digital mammogram
- Arithmetic/logic operations
Examples
- Image subtraction
- Image averaging
- Multiple pixel methods
Examples
Spatial filtering
- Smoothing filters
- Sharpening filters
5
Types of Image Enhancement in the Spatial Domain
- Single pixel methods
- Gray level transformations
Example
- Historgram equalization
- Contrast stretching
6
Gray Level Transformation Transforms intensity of an original image into intensity of an output image using a function:
s T(r)
where r = input intensity and s = output intensity
Digital Image Processing

数字图像处理-冈萨雷斯-课件(英文)Chapter03-空域图像增强

数字图像处理-冈萨雷斯-课件(英文)Chapter03-空域图像增强

Image Negative
L-1 White
s L 1 r
Original digital mammogram
Output intensity
Black
0 Black
Input intensity
L-1 White
L = the number of gray levels
ห้องสมุดไป่ตู้
Negative digital
(Images from Rafael C. Gonzalez and Richard E. Wood, Digital Image Processing, 2nd Edition.
Image Enhancement Example
Original image
Enhanced image using Gamma correction
mammogram
(Images from Rafael C. Gonzalez and Richard E. Wood, Digital Image Processing, 2nd Edition.
Log Transformations
s c log(r 1)
Types of Image Enhancement in the Spatial Domain
- Single pixel methods - Gray level transformations Example - Historgram equalization - Contrast stretching - Arithmetic/logic operations Examples - Image subtraction - Image averaging

图像处理中的图像增强算法使用方法

图像处理中的图像增强算法使用方法

图像处理中的图像增强算法使用方法图像增强算法是一种图像处理技术,旨在改善或恢复图像质量,使得图像更加鲜明、清晰、易于理解。

图像增强算法在许多应用领域都有广泛的应用,例如医学图像处理、监控摄像头图像增强、卫星遥感图像处理等。

在本文中,我们将介绍几种常见的图像增强算法以及它们的使用方法。

一、直方图均衡化直方图均衡化是一种常见的图像增强算法,通过重新分布图像的灰度级,使得图像的对比度得到增强。

其基本思想是将原始图像的像素值映射到一个新的灰度级上,使得图像的累积直方图均匀分布。

下面是一种使用直方图均衡化算法的方法:1. 读取原始图像并将其转换为灰度图像;2. 计算灰度图像的直方图;3. 计算直方图的累积分布函数(CDF);4. 根据CDF将原始图像像素值映射到新的灰度级上;5. 计算新的图像的直方图;6. 显示增强后的图像。

二、滤波器增强在图像增强中,滤波器是一种常用的工具,用于去除图像中的噪声、增强图像的边缘和细节。

滤波器能够对图像进行平滑、锐化或者增强某种频率下的特征。

下面是一种使用滤波器增强算法的方法:1. 读取原始图像并将其转换为灰度图像;2. 设计一个适当的滤波器,例如高通、低通或者中值滤波器;3. 将滤波器应用于原始图像;4. 显示增强后的图像。

三、边缘增强边缘是图像中的重要特征,能够提供物体的轮廓和结构信息。

因此,边缘增强算法被广泛应用于目标检测、图像分割等领域。

下面是一种使用边缘增强算法的方法:1. 读取原始图像并将其转换为灰度图像;2. 使用梯度算子(如Sobel、Prewitt等)计算图像的梯度;3. 对梯度图像进行非极大值抑制,以提取出边缘细节;4. 应用双阈值处理,将边缘分为强边缘和弱边缘;5. 使用边缘连接算法将弱边缘连接到强边缘上;6. 显示增强后的图像。

四、对比度增强对比度是图像中亮度变化的范围,对图像质量和视觉感知有重要影响。

对比度增强算法可以通过调整图像的亮度和对比度来改善图像质量。

Digital-Image-Processing(lecture-3-Image-Enhanceme

Digital-Image-Processing(lecture-3-Image-Enhanceme

1. One-dimensional digital convolution
If a system is linear and shift-invariant ,and input signal is f(n),the output of the system can be expressed as
To create the output at the next pixel n+1 the function h(k) is shifted by one, and the weight sum is recomputed.
The full output is create by a series of shift-multiplysum operations, and this is called a digital convolution.
2021/4/9
, Y. Zeng
第5页
2-D Digital Convolution
2. Two-dimensional Digital Convolution
Mask Operation
• In pixel-by-pixel processing on entire images, arithmetic and logic operations are used in neighborhood-oriented operations.
第 13 页
2.6 Image Smoothing
2. Smoothing Using Averaging of Images
f(x,y)
g(x,y)
Gaussian Noise mean = 0 variance = 64

任明武_数字图象处理第2章 图象增强(image enhancement)

任明武_数字图象处理第2章 图象增强(image enhancement)

for(g=255;g>=0;g--) if (hist[g]) break; maxGray=g;
for(g=sum=0;g<256;g++) { sum+=hist[g]; if (sum>=ImgSize/2) break; } medGray=g;
42
2002, Ver1.0
任明武,南京理工大学计算机系
2.4.2 直方图均衡化算法 熵理论(Entropy)是信息量的度量,其定义为:
H pi log pi
其中, pi 是符号 i 出现的概率。 在图象中,
H pr log pr , pr 是灰度级r 出现的概率。
g 0
255
可以证明,当p0=p1=p2=…=p255=1/256时,H取最大值,即图象信息量最大。
2002, Ver1.0 任明武,南京理工大学计算机系 37
2.4 直方图均衡化(Histogram Equalize) 2.4.1 直方图的基本概念 直方图(histogram)是灰度级的函数,它表示图象中具有每种灰度 级的象素的个数,反映图象中每种灰度出现的频率。如下图所示,灰度直 方图的横坐标是灰度级,纵坐标是该灰度级出现的频率,是图象的最基本 的统计特征。
contrast
2002, Ver1.0
( g ( x, y ) brighness )
y 0 x 0
2
M N
任明武,南京理工大学计算机系 36
思考2:如何快速计算图像的亮度和对比度。 例1:通过点运算使得图像的亮度为u0和对比度为d0 解:设当前图像的亮度和对比度分别为u1和对比度为d1,则可分3步完成: Step.1 将图像的亮度调整为0。 G1=g-u1 可知,在调整过程中,均方差不变,仍为d1 。 Step.2 将图像的均方差调整为d0 G2=G1*d0/d1 可知,在调整过程中,均值不变,仍为0。 Step.3 将图像的均值调整为u0 。 G3=G2+u0 归纳Step.1∽3得到:G=(d0/d1) *( g-u1 ) 任明武,南京理工大学计算机系

图像处理Chap 3(1) Image Enhancement in the Spatial Domain-point processing

图像处理Chap 3(1) Image Enhancement in the Spatial Domain-point processing
direct
Techniques are based on manipulation of pixels in an image.
Frequency
Domain
Techniques are based on modifying the Fourier transform of an image. There are some enhancement techniques based on various combinations of methods from these two categories.

Categories of image enhancement techniques
Image
enhancement in the spatial domain
点运算:灰度变换、直方图修正 局部运算:图像平滑、图像锐化 Image
enhancement in the frequency domain enhancement of color image operators
c 0 a b Mf

设 f(x, y)灰度范围为[0, Mf] g(x, y)灰度范围为[0, Mg]
f(x, y)
3.1.1 Gray-level Transformation--Linear
Contrast
Stretching
特例:图像的二值化

Darkening the levels below m in the original image Brightening the levels above m in the original image
Note

What is image enhancement?

ImageProcessing3-ImageEnhancement(HistogramProcessing) 数字图像处理 英文版

ImageProcessing3-ImageEnhancement(HistogramProcessing) 数字图像处理 英文版

What Is Image Enhancement?
Image enhancement is the process of making images more useful The reasons for doing this include:
– Highlighting interesting detail in images – Removing noise from images – Making images more visually appealing
equalisation is given where sk T (rk )
– rk: input intensity – sk: processed intensity – k: the intensity range
k
pr (rj ) j 1
(e.g 0.0 – 1.0)
– nj: the frequency of intensity j – n: the sum of all frequencies
Images taken from Gonzalez & Woods, Digital Image Processing (2002)
Summary
We have looked at:
– Different kinds of image enhancement – Histograms – Histogram equalisation
3
4
Images taken from Gonzalez & Woods, Digital Image Processing (2002)
Equalisation Examples (cont…)
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1 f i, j M


n i, j

S:点(x, y)邻域内的
点集
M:S内总点数。

Box filter
例:对图像采用3×3的邻域平均法,对像素(m,n), 其邻域像素如下:
(m-1,n-1) (m,n-1) (m+1,n-1) (m-1,n) (m,n) (m+1,n) (m-1,n+1) (m,n+1) (m+1,n+1)
median max min
some
filter : R=median{zk | k=1,2,…,nn}
filter : R=max{zk | k=1,2,…,nn} filter : R=min{zk | k=1,2,…,nn}
nn is the size of the mask
bridging noise
reduction can be accomplished by blurring with a linear filter and also by a nonlinear filter.
3.2.1.1 Smoothing Linear filters
output is simply the average of the pixels contained in the neighborhood of the filter mask.
at
R w1 z1 w2 z2 wmn zmn wi zi
i 1 mn
w1, 1

w1, n
wm, 1

wm, n
3.2.1 Smoothing Spatial filters
used for blurring (模糊) and for noise reduction.
3.2.1.2 Smoothing Nonlinear filters
(Order-Statistics Filters)
the
response is based on ordering (ranking) the pixels contained in the image area encompassed (环绕) by the filter. nonlinear filters
3.2.1.2 Smoothing Nonlinear filters

Median Filters: R=median{zk | k=1,2,…,nn}
replaces
the value of a pixel by the median of the gray levels in the neighborhood of that pixel (the original value of the pixel is included in the computation of the median) popular because for certain types of random noise (impulse noise, salt and pepper (椒 盐) noise), they provide excellent noise-reduction capabilities, with considering less blurring than linear smoothing filters of similar size.
blurring
is used in preprocessing steps, such as
removal
of small details from an image prior to object extraction (连接) of small gaps in lines or curves
3.2.1.1 Smoothing Linear filters

Box filter (局部/邻域平均法)
局部平均法的基本假设:


图像由许多灰度恒定的小块组成。
图像上的噪声是加性的、均值为零,且与图像信号互 不相关。
3.2.1.1 Smoothing Linear filters

Box filter (局部/邻域平均法)
值计算中涉及的像素数。
中值滤波的优点:抑制随机噪声的同时不使边缘模糊。
但对于线、尖顶等细节多的图像不宜采用中值滤波。
Example 1 of Median Filter
取33窗口
212 200 198 206 202 201 208 205 207
从小到大排列,取中间值:
212 200 198 206 205 201 208 205 207
We can see that the result after smoothing and thresholding, the remains are the largest and brightest objects in the image.
3.2.1.1 Smoothing Linear filters
198 200 201 202 205 206 207 208 212
Example 2 of Median Filter —— 去除噪声

80
90
200
110
120

200显然是一个噪声点
取:N=3 80 90 110 120 120
滤波后,200被去除。
空域滤波增强:原理和分类 – 最大值滤波
quite
3.2.1.2 Smoothing Nonlinear filters

Median Filters: R=median{zk | k=1,2,…,nn}
中值滤波用一个含有奇数点的滑动窗口,将邻域中的像
素按灰度级排序,取其中间值为输出像素。
中值滤波的效果取决于两个要素:邻域的空间范围和中
空域滤波增强:原理和分类 – 最小值滤波
Example 3 of Median Filter —— 去除噪声
Matlab: demos\toolboxs\image processing
\enhancement\noise reduction filtering
3.2.1.2 Smoothing Nonlinear filters
3.2 图像的空间域平滑 任何一幅原始图像,在其获取和传输等过程中, 会受到各种噪声的干扰,使图像恶化,质量下降, 图像模糊,特征淹没,对图像分析不利。
为了抑制噪声改善图像质量所进行的处理称图 像平滑或去噪。
平滑可以抑制高频成分,但也使图像变得模糊。
3.2 Spatial filter
use
filter (can also be called as mask/kernel (核)/template or window) values in a filter subimage are referred to as (被称为) coefficients, rather than pixel. focus will be on masks of odd sizes, e.g. (举 例来说) 3x3, 5x5,… w1 w 2 w3 w4 w 5 w6
1 1 1 则平滑化后的图像为:g m, n f m i , n j 9 i 1 j 1

Box filter
模板
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 9 1 1 1 1 1 1

Box filter
sharp
transitions result from
noise in the image
random edges thБайду номын сангаасs,
of objects in the image
smoothing can reduce noises (desirable) and blur edges (undesirable)
the
our
w7 w 8 w9
3.2 Spatial filter
Spatial Filtering Process:
simply
move the filter mask from point to point in an image. each point (x, y), the response of the filter at that point is calculated using a predefined relationship.

Median Filters: R=median{zk | k=1,2,…,nn}
forces
the points with distinct gray levels to be more like their neighbors.
isolated
clusters of pixels that are light or dark with respect to their neighbors, and whose area is less than n2/2 (one-half the filter area), are eliminated by an nn median filter.
3.2.1.1 Smoothing Linear filters
Two 33 smoothing linear filters
For weighted average filter, the center is the most important and other pixels are inversely weighted as a function of their distance from the center of the mask.
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