数字图像处理图像增强
图像增强的方法有哪些
图像增强的方法有哪些图像增强是指对图像进行处理，以改善其视觉质量或提取出更多的有用信息。
在数字图像处理领域，图像增强是一个重要的研究方向，它涉及到许多方法和技术。
本文将介绍几种常见的图像增强方法，包括灰度拉伸、直方图均衡化、滤波和锐化等。
这些方法可以应用于各种领域，如医学图像处理、遥感图像处理和计算机视觉等。
灰度拉伸是一种简单而有效的图像增强方法。
它通过拉伸图像的灰度范围，使得图像的对比度得到增强。
具体而言，灰度拉伸会将图像的最小灰度值映射到0，最大灰度值映射到255，中间的灰度值按比例进行映射。
这样可以使得图像的整体对比度得到提高，从而更容易观察和分析图像中的细节。
另一种常见的图像增强方法是直方图均衡化。
直方图均衡化通过重新分布图像的灰度级别，以使得图像的直方图更加均匀。
这样可以增强图像的对比度，使得图像中的细节更加清晰。
直方图均衡化在医学图像处理中得到了广泛的应用，可以帮助医生更准确地诊断疾病。
滤波是图像处理中常用的一种技术，它可以用来增强图像的特定特征或去除图像中的噪声。
常见的滤波方法包括均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。
这些滤波方法可以根据图像的特点和需要进行选择，从而达到增强图像质量的目的。
除了滤波之外，锐化也是一种常见的图像增强方法。
锐化可以使图像中的边缘和细节更加清晰，从而提高图像的视觉质量。
常见的锐化方法包括拉普拉斯算子和Sobel算子等。
这些方法可以通过增强图像中的高频信息来使图像更加清晰。
综上所述，图像增强是图像处理中的一个重要环节，它可以帮助我们改善图像的质量，提取出更多的有用信息。
本文介绍了几种常见的图像增强方法，包括灰度拉伸、直方图均衡化、滤波和锐化等。
这些方法可以根据图像的特点和需求进行选择，从而达到增强图像质量的目的。
在实际应用中，我们可以根据具体的情况选择合适的图像增强方法，从而得到更加优质的图像结果。
如何进行高效的图像增强和降噪
如何进行高效的图像增强和降噪图像增强和降噪是数字图像处理中的重要任务之一。
它们的目的是改善图像的视觉质量和可视化细节，并消除图像中的不必要的噪声。
在本文中，我将介绍一些常用的图像增强和降噪技术，以及一些实现这些技术的高效算法。
一、图像增强技术1.灰度变换：灰度变换是一种调整图像亮度和对比度的常用技术。
它可以通过改变灰度级来增加图像的对比度和动态范围，提高图像的视觉效果。
2.直方图均衡化：直方图均衡化是通过重新分配图像灰度级来增加图像对比度的一种方法。
它通过改变图像的直方图来增强图像的细节和对比度。
3.双边滤波：双边滤波是一种能够保留图像边缘信息，同时消除噪声的滤波技术。
它能够通过平滑图像来改善图像的质量，同时保持图像的细节。
4.锐化增强：锐化增强是一种通过增加图像的高频分量来提高图像的清晰度和细节感的方法。
它可以通过增加图像的边缘强度来突出图像的边缘。
5.多尺度增强：多尺度增强是一种通过在多个尺度上对图像进行增强来提高图像视觉质量的方法。
它可以通过提取图像的不同频率分量来增强图像的细节和对比度。
二、图像降噪技术1.均值滤波：均值滤波是一种常见的降噪方法，它通过将像素值替换为其周围像素的均值来减少噪声。
然而，它可能会导致图像的模糊，特别是在对边缘等细节进行处理时。
2.中值滤波：中值滤波是一种基于排序统计理论的降噪方法，它通过将像素值替换为其周围像素的中值来消除噪声。
相比于均值滤波，中值滤波能够在去除噪声的同时保留图像的边缘细节。
3.小波降噪：小波降噪是一种利用小波变换的降噪方法，它在时频域上对图像进行分析和处理。
它能够通过消除噪声的高频分量来降低图像的噪声水平。
4.非局部均值降噪：非局部均值降噪是一种通过将像素值替换为与其相似的像素均值来减少噪声的方法。
它能够通过比较像素的相似性来区分图像中的噪声和细节，并有选择地进行降噪。
三、高效实现图像增强和降噪的算法1.并行计算：利用并行计算技术，如GPU加速、多线程等，在处理图像增强和降噪算法时，可以提高计算效率和算法的实时性。
数字图像处理_胡学龙等_第04章_图像增强
直方图均衡化
通过对原图像进行某种变换，使得图像的直 方图变为均匀分布的直方图 。
灰度级连续的灰度图像：当变换函数是原图 像直方图累积分布函数时，能达到直方图均 衡化的目的。 对于离散的图像，用频率来代替概率 。 【例4.2】假定有一幅总像素为n＝64×64的图 像，灰度级数为8，各灰度级分布列于表4.1 中。试对其进行直方图均衡化。
• 4.3.2増晰原理 • 同态増晰采用合适的滤波特性函数，可以即使图 像灰度动态范围压缩，又能让感兴趣的物体图像 灰度扩展，从而是图像清晰。 • 图像是物体对照明光的反射，自然景物图像是由 两个分量乘积组成的，即照明函数和反射函数的 乘积。 • 图像的灰度由照明分量和反射分量合成，反射分 量反映了图像的实际内容（细节，纹理，边缘 等），随图像细节不同在空间上做快速变化，其 频谱落在空间高频区域。 • 而照明分量在空间上均具有缓慢变化的性质，其 频谱落在空间低频区域。 • 因此可通过傅里叶变换将两者分开，进行同态滤 波。
a’=0，b’=255。
实现的程序：
• • • • • A=imread('pout.tif'); %读入图像 imshow(A); %显示图像 figure,imhist(A); %显示图像的直方图 J1=imadjust(A,[0.3 0.7],[]); %函数将图像在0.3*255~0.7*255灰度之间 的值通过线性变换映射到0~255之间 • figure,imshow(J1); %输出图像效果图 • figure,imhist(J1) %输出图像的直方图
• 基本思想：按照高通滤波器设计，压缩低 频分量，提升高频分量。 • 照明函数频率变化缓慢，幅度变化大，数 字化占用位数多，所以要压缩； • 反射函数频率变化快，灰度变化很小，层 次不清，细节不明，应该扩展。
数字图像处理图像增强实验报告
实验报告班级：08108班姓名：王胤鑫 09号学号：08210224一、实验内容给出噪声图像Girl_noise.jpg，请选择合适的图像增强算法，给出你认为最优的增强后的图像。
可以使用Matlab - Image Processing Toolbox 中的处理函数。
原始图像如下：二、算法分析对于给出的图像中有灰色的噪声，因此首先处理灰色的线条，根据其方差的大小来判断其所在行。
对于两条白色的噪声，根据与前后两行的对比来判断其所在位置。
程序中设定灰色线条处理的均方差门限为0.1，白线处理的标准为与前后两行的差值超过0.2（转换为double型）。
滤除噪声之后再通过中值滤波、拉普拉斯图像增强等方式对图像进行处理。
三、matlab 源程序clear all;clc;f=imread('girl_noise.jpg');figure,imshow(f),title('原始图像');[m,n]=size(f);f0= im2double(f); % 整型转换为double 类f1=f0;std_i=zeros(1,m-2);%灰线处理for i=2:m-1%灰线处理std_i(i-1)=std(f0(i,:));if(std_i(i-1)<0.1)for j=1:mf0(i,j)=(f0(i-1,j)+f0(i+1,j))/2;endendfigure,imshow(f0),title('滤除灰线后的图像');fz=f0-f1;[r,c]=find(fz~=0);%寻找灰线噪声的位置f2=f0;change=0;count=0;for i=3:m-2%白线处理for j=1:mif(abs(f0(i,j)-f0(i-1,j))>0.2&&abs(f0(i,j)-f0(i+1,j))>0.2)count=count+1;endif(count>n*0.8)count=0;change=1;break;endendif(change==1)for k=1:mf0(i,k)=(f0(i-1,k)+f0(i+1,k))/2;endchange=0;count=0;endendfigure,imshow(f0),title('滤除白线后的图像');fz1=f2-f0;[r1,c1]=find(fz1~=0); %寻找白线噪声的位置fn = medfilt2(f0); %反射对称填充figure, imshow(fn),title('中值滤波后的图像');f0 = im2double(fn); % 整型转换为double 类g =2*f0- imfilter(f0,w4, 'replicate'); % 增强后的图像figure, imshow(g),title('高提升滤波图像(A=2)');四、图像处理结果五、结果分析从上面结果可以看出，带状噪声处理部分，已经基本将带状噪声去除。
数字图像处理中的图像增强技术
数字图像处理中的图像增强技术数字图像处理在现代科技中具有重要的地位。
它广泛应用于医学图像、遥感图像、安防监控图像以及各种图像数据分析等领域。
其中，图像增强技术是数字图像处理的重要分支之一。
什么是图像增强技术？图像增强是指通过数字图像处理方法，对原始图像进行改进以满足特定的应用需求。
这种技术可以提高图像的质量、清晰度、对比度和亮度，同时减少图像的噪声和失真，使图像更具辨识度和实用价值。
图像增强技术的基本原理数字图像处理中的图像增强技术有很多种。
它们有的基于像素点的局部特征，有的基于全局的规律和模型。
下面介绍几种典型的图像增强技术：1. 直方图均衡化直方图均衡化是一种典型的全局图像增强技术，它可以通过对图像灰度值分布进行调整，提高图像的对比度和亮度。
它假设在正常的摄影条件下，灰度级的分布应该是均匀的。
因此，直方图均衡化采用了一种用高频率伸展像素值的方法，将原图像的灰度级转换为更均匀的分布，从而使图像的对比度更加明显。
2. 中值滤波中值滤波是一种局部图像增强技术，是一种基于像素点的影响的方法。
它对图像中每个像素点的灰度值进行排序处理，后选取其中值为该像素点的新灰度值，这样可以消除噪声，使得模糊度和清晰度都有非常明显的改善。
3. 边缘增强边缘增强是一种同时考虑整幅图像的局部特征和全局规律的图像增强技术。
它对图像的边缘部分加权，使边缘区域更加清晰，从而提高了图像的辨识度和可读性。
边缘增强技术既可以提高图像的对比度和亮度，也可针对不同的图像类型和应用需求进行不同的定制化处理。
图像增强技术的应用数字图像处理中的图像增强技术可以广泛应用于各个领域：1. 在医学领域，图像增强技术可以帮助医生诊断疾病、评估治疗效果和进行手术规划等。
2. 在遥感领域，图像增强技术可以帮助解决地图制作中的噪声和失真问题，清晰地显示建筑物、道路和地形地貌等信息，从而提高研究和预测的准确性。
3. 在安防监控领域，图像增强技术可以通过对图像的增强处理，提高视频监控图像的清晰度和鲁棒性，以便更有效地进行安全监管和犯罪侦查。
数字图像处理 算法原理
数字图像处理算法原理
数字图像处理是指应用数字计算机对图像进行处理与分析的技术。
其中涉及到的算法原理包括：
1. 灰度变换算法：通过改变图像中像素的灰度级分布，实现对图像亮度、对比度、伽马校正等属性的调整。
常用的灰度变换算法有线性变换、逆变换、非线性自适应直方图均衡化等。
2. 图像滤波算法：用于平滑图像、强调图像细节或检测图像中的边缘。
常用的滤波算法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波、导向滤波等。
3. 图像增强算法：通过改善图像的质量和可视化效果，使图像更适合人眼观察和计算机分析。
常用的图像增强算法有直方图均衡化、局部对比度增强、锐化增强等。
4. 彩色图像处理算法：针对彩色图像的特点，进行颜色空间转换、亮度调整、色彩增强、色彩平衡等操作。
常用的彩色图像处理算法有RGB空间转换为HSV空间、色彩补偿、白平衡调整等。
5. 图像分割与边缘检测算法：将图像划分为不同的区域或提取图像中感兴趣的目标，常用的算法包括阈值分割、基于边缘的分割、基于区域的分割等。
6. 图像压缩与编解码算法：将图像数据经过压缩编码处理，以减少存储空间和传输带宽。
常用的压缩算法有无损压缩算法
（如RLE、Huffman编码）和有损压缩算法（如JPEG）。
除了以上算法原理外，还包括图像配准、图像恢复、形态学处理、基于特征的图像分析等其他算法。
这些算法原理的应用能够有效地处理数字图像，对于图像识别、图像搜索、医学图像分析等领域具有广泛的应用价值。
数字图像处理 实验二 图像增强
福建农林大学信息工程类实验报告系： 信息与机电工程系 专业： 电子信息工程 年级： 2009级 姓名： 庄建军 学号： 092230069 实验课程： 数字图像处理 实验室号：_ 实验1楼607 实验设备号： F5 实验时间： 2012.6.1 指导教师签字： 成绩：实验二 图像增强一、 实验目的1.掌握灰度直方图的概念及其计算方法；2.熟练掌握直力图均衡化和直方图规定化的计算过程；3.掌握平滑处理的算法和用途，学习使用均值滤波、中值滤波和拉普拉斯锐化进行图像增强处理的程序设计方法；4.了解噪声模型及对图像添加噪声的基本方法；5.利用MATLAB 程序进行图像增强。
二、 实验原理图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，消弱或去除某些不需要的信息的处理方法。
其主要目的是处理后的图像对某些特定的应用比原来的图像更加有效。
图像增强技术主要有直方图修改处理、图像平滑化处理、图像尖锐化处理和彩色处理技术等。
1、直方图均衡化通过点运算将输入图像转换为在每一级上都有相等像素点数的输出图像。
按照图像概率密度函数PDF 的定义：1,...,2,1,0 )(-==L k n n r p k k r通过转换公式获得：1,...,2,1,0 )()(00-====∑∑==L k n n r p r T s k j kj j j r k k2、均值（中值）滤波是指在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的临近像素。
将模板中的全体像素的均值（中值）来代替原来像素值的方法。
3、拉普拉斯算子如下：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--------111181111拉普拉斯算子首先将自身与周围的8个像素相减，表示自身与周围像素的差异，再将这个差异加上自身作为新像素的灰度。
三、 实验步骤1打开计算机，启动MATLAB 程序；程序组中“work ”文件夹中应有待处理的图像文件；2调入待处理的数字图像，并进行计算机均衡化处理；3启动MATLAB 程序，对图像文件分别进行直方图均衡化、均值滤波、中值滤波和拉普拉斯锐化操作；添加噪声，重复上述过程观察处理结果。
数字图像处理实验报告——图像增强实验
实验报告课程名称数字图像处理导论专业班级_______________姓名_______________学号_______________电气与信息学院和谐勤奋求是创新2.编写函数w = genlap lacia n(n)，自动产生任一奇数尺寸n的拉普拉斯算子，如5×5的拉普拉斯算子w = [ 1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 -24 1 11 1 1 1 14.采用不同的梯度算子对b lurry_moon.tif进行锐化滤波，并比较其效果。
[I,m ap]=im read('trees.tif');I=double(I);subplo t(2,3,1)imshow(I,m ap);title(' Original Im age');[Gx,Gy]=gradie nt(I); % gradie n t calcul ationG=sqrt(Gx.*Gx+Gy.*Gy); % matrixJ1=G; % gradie nt1subplo t(2,3,2)imshow(J1,m ap);title(' Operator1 Im age');J2=I; % gradie nt2 K=find(G>=7);J2(K)=G(K);subplo t(2,3,3)im show(J2,m ap);title(' Operator2 Im age');J3=I; % gradie n t3 K=find(G>=7);J3(K)=255;subplo t(2,3,4)im show(J3,m ap);title(' Operator3 Im age');J4=I; % gradie n t4 K=find(G<=7);J4(K)=255;subplo t(2,3,5)im show(J4,m ap);title(' Operator4 Im age');J5=I; % gradie nt5 K=find(G<=7);J5(K)=0;Q=find(G>=7);J5(Q)=255;subplo t(2,3,6)im show(J5,m ap);title(' Operator5 Im age');5.自己设计锐化空间滤波器，并将其对噪声图像进行处理，显示处理后的图像；附录：可能用到的函数和参考结果**************报告里不能用参考结果中的图像1)采用3×3的拉普拉斯算子w = [ 1, 1, 1; 1 – 8 1; 1, 1, 1]滤波I=im read('moon.tif');T=double(I);subplo t(1,2,1),im show(T,[]);title('Origin al Im age');w =[1,1,1;1,-8,1;1,1,1];K=conv2(T,w,'sam e');subplo t(1,2,2)im show(K);title('Laplacian Transf orm ation');图2.9 初始图像与拉普拉斯算子锐化图像2)编写函数w = genlap lacia n(n)，自动产生任一奇数尺寸n的拉普拉斯算子，如5×5的拉普拉斯算子：w = [ 1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 -24 1 11 1 1 1 11 1 1 1 1]functi on w = genlap lacia n(5)%Com put es the Laplac ian operat orw = ones(n);x = ceil(n/2);w(x, x) = -1 * (n * n - 1);3)分别采用5×5，9×9，15×15和25×25大小的拉普拉斯算子对blurry_mo on.tif进行锐化滤波，并利用式完成图像的锐化增强，观察其有何不同，要求在同一窗口中显示。
图像增强-数字图像处理
图像增强
2.图像噪声的特点 (1)噪声在图像中的分布和大小不规则,即具有随机性。 (2)噪声与图像之间一般具有相关性。 (3)噪声具有叠加性。
图像增强
3.3.2 模板卷积 模板操作是数字图像处理中常用的一种邻域运算方式,
灰度变换就是把原图像的像素灰度经过某个函数变换成 新图像的灰度。常见的灰度变换法有直接灰度变换法和直方 图修正法。直接灰度变换法可以分为线性变换、分段线性变 换以及非线性变换。直方图修正法可以分为直方图均衡化和 直方图规定化。
图像增强
3.1.1 线性变换 假定原图像f(x,y)的灰度范围为[a ,b],希望变换后图像
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图像增强
例如,假定一幅大小为64×64、灰度级为8个的图像,其灰 度分布及均衡化结果如表3-1 所示,均衡化前后的直方图及变 换用的累积直方图如图3-10所示,则其直方图均衡化的处理 过程如下。
图像增强
图像增强 由式(3-12)可得到一组变换函数:
依此类推:s3=0.81,s4=0.89,s5=0.95,s6=0.98,s7=1.0。变换函 数如图3-10(b)所示。
图像增强
１
图像增强
图3-1 灰度线性变换
图像增强
图3-2 灰度线性变换示例
图像增强
3.1.2 分段线性变换 为了突出感兴趣的灰度区间,相对抑制那些不感兴趣的
灰度区间,可采用分段线性变换。常用的3段线性变换如图33所示,L 表示图像总的灰度级数,其数学表达式为
图像增强
图3-3-分段线性变换
图像增强
设r 为灰度变换前的归一化灰度级(0≤r≤1),T(r)为变换函 数,s=T(r)为变换后的归一化灰度级(0≤s≤1),变换函数T(r)满足 下列条件:
《数字图像处理(实验部分)》实验7_图像增强(精)
《数字图像处理（实验部分）》教案实验七：图像增强1．实验目的1．掌握MATLAB 的基本操作。
2．了解数字图像处理在MATLAB 中的基本处理过程。
3．学习图像增强的原理，观察算法处理结果2．实验设备2．1．PC 兼容机一台；操作系统为WindowsWindowsXP 。
2．2．数字图像处理开发环境：MATLAB 软件3．实验原理图像增强：运用5种不同的梯度增强法进行图像锐化4．实验步骤.1 打开MA TLAB 开发环境.2点击MATLAB 窗口上File 菜单，选择New-〉M —File ，在弹出的Edit 编辑器内输入如下程序：clear;close all ;[I,map]=imread('cameraman.tif' ;figure(1;subplot(2,3,1,imshow(I,map;title(' 原图' ;I=double(I;[Gx,Gy]=gradient(I; % 计算梯度, 获得的是二维偏导向量G=sqrt(Gx.*Gx+Gy.*Gy; % 注意是矩阵点乘J1=G;subplot(2,3,2,imshow(J1,map;title(' 梯度图' ; % 第一种图像增强J2=I; % 第二种图像增强K1=find(G>=7; %返回满足条件的索引号, 如果是N 行M 列的数组, 索引号顺序为从左边第一列开始, % 按列向顺序.J2(K1=G(K1;subplot(2,3,3,imshow(J2,map;title(' 超过7的梯度图' ;J3=I; % 第三种图像增强K=find(G>=7;J3(K=255;subplot(2,3,4,imshow(J3,map;title(' 梯度超过7的白亮图' ;J4=I; % 第四种图像增强K=find(G<=7;J4(K=255;subplot(2,3,5,imshow(J4,map;title(' 梯度未过7的白亮图' ;J5=I; % 第五种图像增强K=find(G<=7;J5(K=0;Q=find(G>=7;J5(Q=255;subplot(2,3,6,imshow(J5,map;title(' 梯度7为阈值分割的二值图' ;.3将该程序保存，并点击工具栏中Run 按钮，程序会自动运行，并显示出结果。
数字图像处理算法中的细节增强
数字图像处理算法中的细节增强数字图像处理是指通过计算机算法对数字图像进行处理和改进的过程。
其中，细节增强是一种常见且重要的处理方式，旨在突出图像中的细节信息，提高图像的质量和清晰度。
本文将介绍数字图像处理算法中的细节增强方法以及它们的原理和应用。
一、直方图均衡化（Histogram Equalization）直方图均衡化是一种广泛应用于图像增强的方法。
其基本原理是通过重新分布图像中像素的灰度级，使得图像中的灰度值按照均匀分布的方式出现，从而增加图像的对比度并凸显细节。
具体来说，直方图均衡化分为以下几个步骤：1. 计算图像的直方图，即每个灰度级出现的次数；2. 计算图像的累积直方图，即每个灰度级出现的累积次数；3. 根据累积直方图以及图像的最大最小灰度级，重新分布像素的灰度级；4. 更新图像的像素值，使得图像的灰度级按照均衡化的直方图进行分布。
直方图均衡化的优点是简单易实现，并且适用于大部分的图像。
然而，由于其对整个图像的统计信息进行处理，可能会导致图像的噪声增加和背景细节丢失的问题。
为解决这些问题，后续的算法提出了更加复杂的细节增强方法。
二、自适应直方图均衡化（Adaptive Histogram Equalization，AHE）自适应直方图均衡化是一种改进的直方图均衡化方法，它能针对不同区域的图像进行不同的处理，以保持细节并减少噪声。
其基本原理是将图像分割成许多小的局部区域，并对每个区域进行直方图均衡化。
具体来说，自适应直方图均衡化分为以下几个步骤：1. 将图像分割成大小相等的小区域；2. 对每个小区域进行直方图均衡化，使得每个区域中的灰度级分布均匀；3. 将各个小区域重新合并为原始尺寸的图像。
与传统的直方图均衡化相比，自适应直方图均衡化通过适应不同区域的直方图均衡化保留了更多的细节信息，同时避免了噪声的引入。
然而，自适应直方图均衡化存在一些问题，如对于过亮或过暗的区域处理效果较差。
三、双边滤波（Bilateral Filtering）双边滤波是一种基于图像的空间和灰度相似性的滤波方法，常在图像细节增强中应用。
图像处理中的图像增强算法综述与比较
图像处理中的图像增强算法综述与比较概述：图像增强是数字图像处理领域的一个重要研究方向，目的是通过改善图像的视觉效果或提取出对应的有效信息。
在现实应用中，图像增强算法被广泛应用于医学图像处理、安防监控、遥感图像分析、电视视频处理等多个领域。
本文将综述与比较目前常用的图像增强算法，包括直方图均衡化、滤波器、Retinex 与算法、小波变换以及深度学习方法。
直方图均衡化：直方图均衡化是一种基本且被广泛使用的图像增强方法。
它通过对图像像素的灰度值分布进行调整，使得图像的像素灰度值能够均匀分布在整个灰度级范围内，从而改善图像的对比度和亮度。
传统的直方图均衡化算法可以有效地增强图像的整体对比度，但往往过度增强细节，导致图像出现失真。
滤波器：滤波器分为线性滤波器和非线性滤波器两种类型。
线性滤波器通常通过卷积运算来修改图像的空间频率特征，常用的线性滤波器包括均值滤波器、高斯滤波器和中值滤波器等。
非线性滤波器如边缘增强滤波器可以通过检测图像的边缘信息来增强图像的细节。
滤波器方法简单直观，但在处理图像噪声、复杂纹理、低对比度等问题时，效果有一定限制。
Retinex 算法：Retinex 算法是一种模拟人眼感知机制的图像增强方法，它主要专注于提高图像的亮度、对比度和颜色鲜艳度。
该算法基于假设，认为图像的亮度和颜色信息可以被分离开来，并通过增强亮度的同时保持颜色信息的稳定性。
Retinex 算法具有较好的图像局部细节增强效果，但对于整体对比度改善不够显著，且在对比度较低的图像上效果不佳。
小波变换：小波变换是一种基于时间-频率分析的图像增强方法，它将图像分解为多个不同频率的子带图像，然后对每个子带图像进行增强处理，并通过逆变换得到最终增强后的图像。
小波变换方法可以有效地增强图像的对比度和细节，能够提取出不同尺度的细节信息，并具有很好的图像重构能力。
但小波变换方法需要选择合适的小波基和阈值参数，且对图像处理时间较长。
深度学习方法：深度学习方法在图像增强领域取得了显著的成果。
数字图像处理中的图像增强算法技巧
数字图像处理中的图像增强算法技巧图像增强是数字图像处理中的一个重要任务，旨在改善图像的视觉质量并提高图像的可读性。
图像增强算法通过改变图像的像素值，调整图像的对比度、亮度、色彩等属性，以获得更好的视觉效果。
本文将介绍几种常用的图像增强算法技巧，包括直方图均衡化、滤波、锐化和去噪等。
1. 直方图均衡化直方图均衡化是一种常用的图像增强方法，它根据图像的像素值分布情况，将像素值重新映射到更广的范围内，从而增强图像的对比度。
该方法利用图像的直方图来调整像素值的分布，使得像素值更加均匀分布，提高图像的细节和对比度。
直方图均衡化可以应用于灰度图像和彩色图像，具有简单易实现、计算效率高的优点。
2. 滤波滤波是一种常用的图像增强方法，它通过卷积操作对图像进行平滑和锐化处理。
平滑滤波器可以用来去除图像中的噪声，例如均值滤波器、中值滤波器等。
平滑滤波可以通过对像素周围的邻域像素进行平均或中值操作来实现。
锐化滤波器可以增强图像的边缘和细节，例如拉普拉斯滤波器、Sobel滤波器等。
滤波可以在时域和频域中进行，选择适当的滤波器和参数可以根据图像特点实现不同的增强效果。
3. 锐化锐化是一种图像增强方法，通过增强图像的边缘和细节以提高图像的清晰度和细节显示。
图像锐化可以通过增加图像的高频分量来实现，例如使用拉普拉斯滤波器或高通滤波器。
锐化操作可以使图像的边缘变得更加清晰，增强细节显示。
然而，过度的锐化可能会导致图像的噪声增加和伪影出现，因此，在选择锐化滤波器和参数时需要谨慎。
4. 去噪去噪是一种常用的图像增强方法，它旨在减少图像中的噪声并提高图像的质量。
图像噪声可能由于图像采集过程中的传感器噪声、信号传输过程中的干扰和图像处理过程中的误差等原因引起。
常见的去噪方法包括中值滤波、高斯滤波、小波去噪等。
中值滤波可以有效地去除椒盐噪声，通过对像素周围的邻域像素进行排序并选择中间值来实现。
高斯滤波通过对像素周围的邻域像素进行加权平均来实现，对高斯噪声有较好的去除效果。
数字图像处理中的去噪与增强技术探究
数字图像处理中的去噪与增强技术探究数字图像处理是计算机科学领域中的一个重要研究方向，其涉及诸多技术，其中包括去噪与增强技术。
在数字图像处理中，去噪与增强是两个相互关联但又有不同目标的任务。
去噪的目的是消除图像中的噪声，使图像更加清晰和可观察，而图像增强的目的是提高图像的视觉效果，以更好地展示图像的细节和特征。
本文将探究数字图像处理中的去噪与增强技术。
对于数字图像处理中的去噪技术，常见的方法包括平均、中值滤波和小波变换。
平均滤波是一种简单且广泛应用的方法，它通过计算邻域像素的平均值来减少噪声。
这种方法适用于基本的噪声类型，例如加性高斯噪声。
中值滤波则通过将像素值替换为其邻域像素值的中值来去除图像中的异常噪声。
相比于平均滤波，中值滤波能够更好地保留图像的细节。
小波变换是另一种常用的去噪方法，它基于频域分析，能够对不同频率的噪声进行分离和消除。
小波变换的优势在于其可调控的阈值方法，可以根据具体图像的特性进行去噪处理。
在数字图像处理中，增强技术的目标是提高图像的视觉效果和观察性，以更好地展示图像中的特征和细节。
常见的图像增强方法包括直方图均衡化、灰度拉伸和滤波处理。
直方图均衡化方法通过调整图像的像素值分布，增强图像的对比度和亮度。
这种方法对于图像的整体增强效果较好，但可能会导致图像的细节丢失。
灰度拉伸则是通过重新映射图像的灰度级别，将像素值在新的灰度范围内进行重新分布，从而增强图像的对比度。
滤波处理方法则采用各种滤波器对图像进行处理，例如边缘增强、锐化和模糊等，以突出或平滑图像中的特定特征。
除了传统的去噪和增强技术，近年来深度学习的兴起也为数字图像处理带来了新的思路和方法。
通过卷积神经网络（CNN）和生成对抗网络（GAN）等深度学习模型，研究者们在图像去噪和增强任务上取得了显著的成果。
深度学习可以通过大量的数据训练来学习图像中的噪声和特征模式，并在测试阶段对图像进行矫正和增强。
这种基于数据驱动的方法能够在一定程度上提高图像处理的准确性和效果。
图像增强方法
图像增强方法图像增强是数字图像处理中的一项重要技术，其目的是通过对图像进行处理，改善图像的质量，使得图像更加清晰、鲜艳、易于观察和分析。
在实际应用中，图像增强技术被广泛应用于医学影像、卫星图像、安防监控、图像识别等领域。
本文将介绍几种常见的图像增强方法。
直方图均衡化是一种常见的图像增强方法，其原理是通过重新分布图像的像素值，增加图像的对比度，使得图像更加清晰。
直方图均衡化的过程包括计算图像的灰度直方图，然后根据直方图的累积分布函数对图像的像素值进行重新映射。
这样可以使得图像的像素值分布更加均匀，增强图像的对比度。
另一种常见的图像增强方法是滤波增强。
滤波增强利用滤波器对图像进行滤波处理，以增强图像的某些特征。
常见的滤波增强方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。
这些滤波器可以有效地去除图像中的噪声，同时增强图像的细节和边缘信息，使得图像更加清晰。
除了直方图均衡化和滤波增强外，还有一种常见的图像增强方法是锐化增强。
锐化增强通过增强图像的边缘和细节信息，使得图像更加清晰。
常见的锐化增强方法包括拉普拉斯算子增强、Sobel算子增强等。
这些方法可以有效地增强图像的边缘信息，使得图像更加清晰和鲜艳。
此外，还有一些基于深度学习的图像增强方法，如基于卷积神经网络的图像增强方法。
这些方法利用深度学习模型对图像进行学习和训练，然后利用训练好的模型对图像进行增强处理。
这些方法可以有效地提取图像的特征信息，使得图像更加清晰和易于分析。
综上所述，图像增强是数字图像处理中的重要技术，可以通过直方图均衡化、滤波增强、锐化增强以及基于深度学习的方法对图像进行处理，改善图像的质量，使得图像更加清晰、鲜艳、易于观察和分析。
在实际应用中，可以根据具体的需求选择合适的图像增强方法，以达到最佳的效果。
数字图像处理方法-图像增强2
求出：k1和k2 求出：l1和l2
第五章 图像增强
23
空域处理—彩色图像增强
彩色平衡实现的算法
9 分别对R、G、B图像实施变换：
*=
+
R(x, y) k1*R(x, y) k 2
B(x, y)* = l1*B(x, y) + l2
G(x, y)* = G(x, y)
9 得到彩色平衡图像
第五章 图像增强
直方图均衡化的技术要点：
公理：直方图p(rk )，为常数的图像对比度最好
目标：寻找一个灰度变换函数T(r)，使结果图像 的直方图p(sk )为一个常数
第五章 图像增强
3
空域处理—直方图增强
直方图均衡—灰度变换函数
1) 求出原图 f 的灰度直方图，设为h。h为一个256维的向 量。
2) 求出图像 f 的总体像素个数， Nf=m ×n
第五章 图像增强
32
空域处理—彩色图像增强
伪彩色增强
人类可以分辨比灰度层次更多的颜色种类 将灰度图像变换为彩色图像——伪彩色图像 方法：伪彩色变换，密度分割
伪彩色变换法—独立映射表变换法
9对灰度图像 f(x, y)，建立颜色映射表：
IR
=
T (I ) R
IG
=
T (I ) G
I = T (I )
B
B
9形成RGB图像各分量为： R (x , y ) = T R ( f (x , y
))
第五章 图像增强
G (x, y ) = TG( f (x, y ))
B(x, y) = TB( f (x, y
33
))
空域处理—彩色图像增强
伪彩色变换流程
数字图像处理技术提高医学图像质量方法
数字图像处理技术提高医学图像质量方法数字图像处理技术是医学图像质量提高的有效方法，通过应用一系列的算法和技术，可以减少图像中的噪声，增强图像的细节，改进图像的对比度和清晰度，从而提高医学图像的质量。
本文将介绍几种常见的数字图像处理技术，包括图像增强、去噪和分割，以及它们在医学图像领域的应用。
1. 图像增强技术图像增强是指对图像进行一系列处理，以改善图像的视觉效果和可视化细节。
在医学图像处理中，常用的图像增强技术有直方图均衡化、线性拉伸和灰度转换。
直方图均衡化是一种常见的图像增强方法，通过对图像的像素值进行重新分布，使得图像的灰度级更加均匀。
这种方法可以增强医学图像的对比度，使得图像中的细节更加清晰可见。
线性拉伸是一种通过调整图像的亮度和对比度来增强图像的方法。
通过重新映射图像的灰度范围，将图像的亮度分布拉伸到更广的范围，可以使图像的细节更加明显。
灰度转换是一种将图像的灰度级映射到不同的范围来增强图像的方法。
通过调整灰度级的映射函数，可以使得图像中的特定区域的细节更加突出。
2. 图像去噪技术医学图像中常常存在各种类型的噪声，如高斯噪声、椒盐噪声等，这些噪声会降低图像的质量和准确性。
图像去噪技术可以有效降低图像中的噪声，并提高医学图像的质量。
常用的图像去噪方法有均值滤波、中值滤波和小波去噪。
均值滤波是一种简单的去噪方法，通过将每个像素的值替换为其周围邻域像素的平均值来降低噪声。
这种方法适用于噪声比较均匀的情况。
中值滤波是一种基于排序的去噪方法，通过将每个像素的值替换为其周围邻域像素的中值来降低噪声。
这种方法适用于椒盐噪声等噪声比较离散的情况。
小波去噪是一种基于小波变换的去噪方法，通过将图像分解为不同频率的小波系数，对高频系数进行抑制，并将剩余的系数进行逆变换来降低噪声。
这种方法适用于各种类型的噪声。
3. 图像分割技术图像分割是将图像分成多个具有相似性质的区域的过程，常用于医学图像中的目标检测和分析等任务。
如何使用数字图像处理技术进行图像增强
如何使用数字图像处理技术进行图像增强图像增强是数字图像处理中一项重要的技术，通过对图像进行处理，可以改善图像的质量，使得图像更加清晰明亮，从而提升观赏效果和图像分析的准确性。
本文将介绍如何使用数字图像处理技术进行图像增强，并探讨一些常用的技术方法和应用。
一、图像增强技术概述图像增强是指通过数字图像处理技术对图像进行改善和优化，使得图像在视觉上更加清晰、明亮、锐利等。
图像增强技术广泛应用于各个领域，如医学影像、遥感图像、安防监控等。
通过图像增强，可以凸显图像中的细节信息，提高观察和分析的效果。
二、直方图均衡化直方图均衡化是一种常用的图像增强方法，其基本原理是通过调整图像像素值的分布，使得图像的直方图均匀分布在整个灰度级范围内。
这样可以增强图像的对比度，使得图像细节更加清晰可见。
直方图均衡化可以应用于灰度图像和彩色图像，具有简单、直观、易于实现的特点。
三、空间滤波空间滤波是一种通过对图像进行滤波处理来增强图像的方法。
常见的空间滤波器包括均值滤波器、中值滤波器和高斯滤波器等。
均值滤波器通过对图像进行平均，可以减小噪声的影响，使得图像更加平滑。
中值滤波器通过对图像像素值的排序，选取中间值作为像素的新值，可以有效去除椒盐噪声等。
高斯滤波器则通过对图像进行加权平均，可以模糊图像，减小噪声的影响。
四、增强算法融合增强算法融合是一种将多种图像增强算法结合起来应用的方法，通过综合多个算法的优点，可以得到更好的图像增强效果。
常用的增强算法融合方法包括加权融合、基于梯度的融合和基于边缘的融合等。
加权融合是一种通过对多个增强结果进行加权平均，综合不同算法的优势的方法。
基于梯度的融合是通过计算图像梯度变化的幅度和方向，对不同算法产生的增强图像进行融合。
基于边缘的融合是通过检测图像中的边缘信息，将边缘信息作为参考，对不同增强图像进行融合。
五、应用实例图像增强在各个领域都有广泛的应用。
以医学影像为例，医学影像中的图像增强可以提高医生对病变的观察和分析能力，从而更准确地进行诊断。
数字图像处理实验报告图像增强处理与几何变换
实验图像增强处理与几何变换一、实验目的利用Matlab图像处理工具箱中的函数实现图像点处理、空间域平滑和锐化处理、彩色图像处理、几何处理，巩固其原理与计算方法学习，深化课程理论认知。
二、实验内容1、图像点处理：灰度变换、直方图均衡化和直方图规定处理；2、图像均值滤波和中值滤波、图像锐化处理；3、图像几何变换处理；4、图像彩色合成和彩色变换处理；三、实验步骤1、图像点处理：灰度变换、直方图均衡化和直方图规定处理；1.1图像的灰度变换启用MATLAB,输入以下代码运行I= imread('cameraman-8.bmp','bmp');figure; subplot(2,2,1), imshow(I);%获取图像直方图subplot(2,2,2),imhist(I);[counts1,x1] = imhist(I);%观察Counts,x的值subplot(2,2,3),stem(x1,counts1);%图像灰度变换J=imadjust(I,[0.1 0.7],[0.0 0.9]);subplot(2,2,4), imshow (J);%对比灰度变换前后的图像及其直方图figure;subplot(2,3,1),imshow(I);subplot(2,3,2),imshow(J);subplot(2,3,4),imhist(I);subplot(2,3,5),imhist(J);[counts2,x2] = imhist(J);subplot(2,3,6), stem(x2,counts2);图 1.1.1图 1.1.21.2图像直方图均衡化启用MATLAB,输入以下代码运行I=imread('cameraman-8.bmp','bmp') ;%直方图均衡化处理J=histeq(I) ;%对比均衡化处理前后的图像及其直方图figure(1),subplot(2,2,1),imshow(I),subplot(2,2,2),imshow(J); figure(1),subplot(2,2,3),imhist(I),subplot(2,2,4),imhist(J);图 1.2 1.3直方图规定化启用MATLAB,输入以下代码运行I1=imread('TM5.bmp','bmp');I2=imread('TM3.bmp','bmp');%直方图规定化处理K1=histeq(I1,imhist(I2));%对比规定化处理前后的图像及其直方图figure;subplot(3,2,1),imshow(I1);subplot(3,2,2), imhist(I1);subplot(3,2,3),imshow(I2);subplot(3,2,4), imhist(I2);subplot(3,2,5),imshow(K1);subplot(3,2,6), imhist(K1);图 1.32、图像空间域平滑2.1 用均值滤波器实现图像空间域的平滑启用MATLAB,输入以下代码运行I=imread('cameraman-8.bmp','bmp');J=imnoise(I,'gaussian'); %添加高斯噪声K=imnoise(I,'salt & pepper'); %添加椒盐噪声M=imnoise(I,'speckle'); %添加乘性噪声H=ones(3,3)/9; %3*3的均值去噪模板%滤波去噪处理I1=imfilter(I,H);J1=imfilter(J,H);K1=imfilter(K,H);M1=imfilter(M,H) ;%对比线性滤波去噪处理前后的图像figure;subplot(2,4,1),imshow(I);title('原图');subplot(2,4,2),imshow(J); title('高斯噪声图像'); subplot(2,4,3),imshow(K); title('椒盐噪声图像'); subplot(2,4,4),imshow(M); title('乘性噪声图像'); subplot(2,4,6),imshow(J1); title('高斯噪声滤波图像'); subplot(2,4,7),imshow(K1); title('椒盐噪声滤波图像'); subplot(2,4,8),imshow(M1) ; title('乘性噪声滤波图像') ; 输出图像如下图 2.12.2 用中值滤波器实现图像空间域的平滑启用MATLAB,输入以下代码运行I=imread('cameraman-8.bmp');I1=imnoise(I,'gaussian');I2=imnoise(I,'salt & pepper',0.02);I3=imnoise(I,'speckle');%3×3中值滤波模板J=medfilt2(I,[3,3]);J1=medfilt2(I1,[3,3]);J2=medfilt2(I2,[3,3]);J3=medfilt2(I3,[3,3]);figure,subplot(2,4,1),imshow(I) ; title('原图') ;subplot(2,4,2),imshow(I1) ; title('添加高斯噪声') ;subplot(2,4,3),imshow(I2) ; title('添加椒盐噪声') ;subplot(2,4,4),imshow(I3) ; title('添加乘性噪声') ;subplot(2,4,6),imshow(J1) ;title('高斯噪声3*3中值滤波') ; subplot(2,4,7),imshow(J2) ;title('椒盐噪声3*3中值滤波') ; subplot(2,4,8),imshow(J3) ;title('乘性噪声3*3中值滤波') ;K=medfilt2(I, [5,5]); %5×5中值滤波模板K1=medfilt2(I1,[5,5]);K2=medfilt2(I2,[5,5]);K3=medfilt2(I3,[5,5]);figure;subplot(2,2,1),imshow(K); title('原图5*5中值滤波'); subplot(2,2,2),imshow(K1) ; title('高斯噪声5*5中值滤波') ; subplot(2,2,3),imshow(K2); title('椒盐噪声5*5中值滤波'); subplot(2,2,4),imshow(K3) ; title('乘性噪声5*5中值滤波'); 输出结果如下图 2.2.1图 2.2.22.3 图像空间域锐化启用MATLAB,输入以下代码运行I=imread('cameraman-8.bmp','bmp')H=fspecial('sobel')%用sobel算子做模板%锐化处理J=imfilter(I,H)%锐化处理前后图像对比figure,subplot(1,2,1),imshow(I),subplot(1,2,2),imshow(J); 输出图像如下图 2.33、图像几何变换3.1 缩放启用MATLAB,输入以下代码运行I=imread('cameraman-8.bmp', 'bmp') ;%放大图像J=imresize(I,2) ;%缩小图像K=imresize(I,0.5) ;%图像对比figure(1),subplot(),imshow(I),title('原图'),figure(2),subplot(),imshow(J),title('放大两倍的图'),figure(3),subplot(),imshow(K),title('缩小0.5倍的图') ;输出图像如下图 3.1.1 图3.1.2图 3.1.33.2旋转启用MATLAB,输入以下代码运行I=imread('cameraman-8.bmp', 'bmp') ;%旋转图像M=imrotate(I,45) ;%图像对比figure;subplot(1,2,1),imshow(I),subplot(1,2,2),imshow(M) ;输出图像如下图 3.24、彩色图像处理4.1彩色合成启用MATLAB,输入以下代码运行I=imread('peppers.bmp','bmp');J1=I; J2=I;J3=I; J4=I;J5=I;%改变J1、J2、J3、J4、J5中的波段次序，组合成新的波段合成J1(:,:,1)=I(:,:,2); J1(:,:,2)=I(:,:,3); J1(:,:,3)=I(:,:,1) ;J2(:,:,1)=I(:,:,1); J2(:,:,2)=I(:,:,3); J2(:,:,3)=I(:,:,2) ;J3(:,:,1)=I(:,:,2); J3(:,:,2)=I(:,:,1); J3(:,:,3)=I(:,:,3) ;J4(:,:,1)=I(:,:,3); J4(:,:,2)=I(:,:,2); J4(:,:,3)=I(:,:,1) ;J5(:,:,1)=I(:,:,3); J5(:,:,2)=I(:,:,1); J5(:,:,3)=I(:,:,2) ;%对比原图像I与新图像J1、J2、J3、J4、J5的彩色差异，理解假彩色合成figure,subplot(2,3,1),imshow(I),title('原图');subplot(2,3,2),imshow(J1),title('变换一') ;subplot(2,3,3),imshow(J2),title('变换二') ;subplot(2,3,4),imshow(J3),title('变换三') ;subplot(2,3,5),imshow(J4),title('变换四') ;subplot(2,3,6),imshow(J5),title('变换五');输出图像如下图4.1 4.2彩色变换启用MATLAB,输入以下代码运行I=imread('peppers.bmp','bmp');HSV=rgb2hsv(I) ;RGB=hsv2rgb(HSV) ;%对比彩色变换前后的图像figure;subplot(1,3,1),imshow(I),title('原图'),subplot(1,3,2),imshow(HSV),title('HSV图像'); subplot(1,3,3),imshow(RGB),title('RGB图像') ;输出结果如下图 4.2四、实验算法要点总结1、图像点处理直方图修正法通常分为直方图均衡化和直方图规定化两类2、图像均值滤波和中值滤波、图像锐化处理3、图像几何变换处理4、图像彩色合成和彩色变换处理通过映射函数将彩色图像或多光谱图像变换成新的三基色分量线性假彩色映射表示为：。
数字图像处理 第四章图像增强
Pr（rk） 0.19 0.25 0.21 0.16 0.08 0.06
0.03
0.02
计算每个sk对应的像素数目 计算均衡化后的直方图
Tr
Sk并
sk
nsk Ps（sk）
0.19
1/7
0.44
3/7
S0=1/7 S1=3/7 S2=5/7
790 0.19 1023 0.25 850 0.21
0.65
✓ 校正后的原始图像 f (i, j) C g(i, j) gc(i, j)
9
灰度级校正注意问题：
对降质图像进行逐点灰度级校正所获得的图像， 其中某些像素的灰度级值有可能要超出记录器 件或显示器输入灰度级的动态范围，在输出时 还要采用其他方法来修正才能保证不失真地输 出。
降质图像在数字化时，各像素灰度级都被量化 在离散集合中的离散值上，但经校正后的图像 各像素灰度极值并不一定都在这些离散值上， 因此必须对校正后的图像进行量化。
），使得结果图像s的直方图Ps(s)为一个常数
Pr(r)
Ps(s)
直方图均衡化 T(r)
r
s
26
直方图均衡化理论基础
-1 由概率论可知，若Pr(r)和变换函数s=T(r)已知，r=T (s)是单 调增长函数，则变换后的概率密度函数Ps(s)可由Pr(r)得到：
分 布 函 数 Fs(s)sp（ s s） ds=rp（ r r） dr
✓ 计算均衡后的直方图
s k 计
T（ rk）
k
=
i 0
P（r
r
）
i
k i 0
ni n
s k并
round（ sk计 * (L L 1
1)）
j
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1
rk
0 1/7
3/7
5/7
1
zk
s－T(rk)
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
Pz(zk)
0.3 0.2 0.1
0 1/7 3/7
5/7
1
rk
0 1/7
3/7
5/7
1
zk
41
序号
运算
1 原始图像灰度级
2 原始直方图各灰度级像素
3 原始直方图P(r)
4 原始累积直方图V1
26
4.3.2 直方图的用途
六个像素 0.2
27
4.3.2 直方图的用途
直方图性质
1） ∞H(D)dD = 物体的面积 D1
2）如果一图像由两个不连接的区域组成，且每个区域 的直方图已知，则整幅图像的直方图是该两个区域的 直方图之和。
28
4.3.2 直方图的用途
3）边界阈值的选择
T
双峰直方图
f (x, y)的动态范围[a,b] g(x, y)的动态范围[c, d ] —原因：灰度集中在某个较小的范围（对比度低） —条件：已知灰度分布情况
d g (x, y)
d g (x, y)
c
0a
b
f (x, y)
c
0a b f (x, y)
灰度范围线性变换关系
线性变换关系
4
4.2.1 灰度线性变换
• 校正后的误差为计算误差，是不得已的，可忽略的误差
22
4.3 直方图修正法
4.3.1 灰度直方图的定义 4.3.2 直方图的用途 4.3.3 直方图均衡化 4.3.4 直方图规定化
23
4.3.1 灰度直方图的定义
直方图
直方图是图像的灰度——像素数统计图，即对于每 个灰度值，统计在图像中具有该灰度值的像素个数， 并绘制成图形，称为灰度直方图（简称直方图）。
43
a) 原图
b) 规定化函数
c) 直方图规定化后的结果 d) 图c的直方图
44
4.4 图像平滑
4.4.1 邻域平均法 4.4.2 中值滤波 4.4.3 多图像平均法 4.4.4 频域低通滤波法
45
4.4 图像平滑
空域滤波
是在图像空间借助模板进行邻域操作完成线性、非 线性运算
功能
1） 平滑：低通滤波器。 目的：在提取较大目标前去除太小的细节或将目 标内的小间断连接起来消除噪声
48
4.4.1 邻域平均法
消除麻点噪声
010
1/4 1 0 1
010
111
1/8 1 0 1
111
mask
49
4.4.1 邻域平均法
18
γ校正方法
实际中 γ值的确定方法 通常CCD的γ值在0.4 ~ 0.8之间，γ值越小，
画面的效果越差。根据画面对比度的观察与 分析，可以大致得到该设备的γ值（或依据 设备的参考γ值）。
19
γ校正方法
13998 21373 36064 68205 29260
原始信息L
γ=0.4
I 3.8 L0.4
能平，层次减少，对比度提高。
36
4.3.3 直方图均衡化
f
0.25
1.0
0.8
0.15
0.6
0.4
0.05
0.2
0.25 0.25
0.19
0.24 0.21
0.11 0.05
1/7 3/7 5/7 7/7
原图
1/7 3/7 5/7 7/7 DA 1/7 3/7 5/7 7/7
变高。
Pr (rk ) nk / N
(0 ≤ rk ≤1, k 0,1,L , L 1)
对其进行均匀化处理的变换函数为：
k
k
Sk T (rk ) Pr (rj ) nj
j0
j0
逆变换：
rk T 1(sk )
0 ≤ Sk ≤1
34
4.3.3 直方图均衡化
直方图均衡化算法：
(1)统计图象中各灰度级像素个数nk; (2)计算直方图中应变量的值：pk=nk/(M×N); (3)计算累计直方图中应变量的值：sk=Σpk; (4)取整Sk=int{(L-1)sk}; (5)确定映射对应关系：kSk; (6)对图象进行增强变换( kSk). 其中L是灰度层次数， M×N是图幅参数
21
46 999 54 686 68 087 89 507 59 580
CCD的输出信息I
γ=0.4
L' (I / 3.8)1/0.4
13999 21363 36065 69205 29260
γ校正后的信息
13 9 9 8 21 3 7 3 36 0 6 4 68 2 0 5 29 2 6 0
原始信息
46 9 9 9 54 6 8 6 68 0 8 7 89 5 0 7 59 5 8 0
CCD的输出信息I
• 如果不进行校正的话，会有11/25=44% 的数据畸变严重。 • 从上面的数据规律可以看出，会导致对比度的减小。
20
2. 对输入信息进行γ校正
L (I / C)1/ C I1/
• 在实际中，通常是根据预先设计好的速查表来完成 校正。
1. 全域线性变换
设原始图像中所有像素灰度的最小值和最大值分别为 f1（> 0）和 f2（< 255） 设结果图像中所有像素灰度的最小值和最大值分别为
g1（≥0）和 g2（≤255） 线性变换表示公式：
g(x, y) [(d c) /(b a)][ f (x, y) a] c
5
4.2.1 灰度线性变换
直方图模型
表示图像中不同灰度级出现的相对频率
Gray-level histogram
24
4.3.2 直方图的用途
P(k): 具有该灰度级的像素的频数
P(r)＝nk n nk —灰度级为k像素的个数
25
4.3.2 直方图的用途
图像——直方图
不可逆变换，多对一的变换
直方图是多对一的映射结果，即多个图像可以生成 相同的直方图，因此直方图作为一阶统计特征未反 映相邻点之间的关系。 但反映了图像的灰度散布范围等特征，在很多场合 下，往往是重要特征。
37
4.3.3 直方图均衡化
直方图均衡化是一种非线性变换。 直方图均衡的特点
增加像素灰度值的动态范围，提高图像对比度。
38
4.3.3 直方图均衡化
由均衡化前后的 图像看，处理后 的图像更想清晰 ，视觉效果更好 ，直方图由处理 前的集中区域拉 伸到全部灰度级 范围。
39
4.3.4 直方图规定化
点处理增强：g=EH(f) 表示。
32
4.3.3 直方图均衡化
g=EH(f) 需满足：
a）EH(f) 在 0≤ f ≤ L 1 内单值递增，保证由黑到白 b）保证动态范围一致
原始图像的累计直方图满足上面两条件且能将f 的分布转换为均匀分布
33
4.3.3 直方图均衡化
N 总像素，L 灰度级
0.81 6/7(0.857)
0.16+0.08=0.24
4/7
329
0.08
0.89 6/7(0.857)
5/7
245
0.06
0.95 7/7(1.00)
6/7
122
0.03
0.98 7/7(1.00) 0.06+0.03+0.02=0.11
7/7
81
0.02
1.00 7/7(1.00)
仅存5个灰级，宏观拉平，微观不可
2）锐化：高通滤波器，增强被模糊的细节
46
4.4 图像平滑
滤波处理方法
空域：取局部邻域（2M+1）×（2M+1）邻域的加权 和局域处理
R K0S0 K1S1 L K8S8
K4 K3 K2
K5 K0 K1
R
K6 K7 K8
47
4.4 图像平滑
目的：减少噪声
1）加性噪声 g f n 2）乘性噪声 g f fn 3）量化噪声 4）盐和胡椒噪声 噪声：独立同分布的高斯白噪声，均值为0，方差σ
均衡化优点
能自动增强整个图像的对比度，但具体的增强效果不易 控制，处理的结果是全局均衡的直方图，实际中需特定 形状的直方图，从而有选择的增强某个灰度值范围内的 对比度。
分别对原始直方图和规定化处理后的直方图进行 均衡化处理
40
Pr(r k)
0.3 0.2 0.1
0 1/7
3/7
5/7
Pz(zk)
值.可以用于扩展被压缩的高值图像中的暗像素.
13
4.2.2 灰度非线性变换
14
图像的γ校正
我们知道，数字图像信息的获取通常都 是通过光电传感器(如：CCD)来完成的。 但是，由于传感器的输入输出特性不是 线性的。所以，如果不进行校正处理的 话，将无法得到好的图像效果。
（同理，加洗照片不对颜色进行校正配 准，所以效果都会略差一些）
2．分段线性变换
(c / a) f (x, y)
g(
x,
y)
(d c) /(b a)[ f (x, y) a] c
[(M g d ) /(M f c)][ f (x, y) b] d
Mg
d
0 ≤ f (x, y) ≤ a a f (x, y) ≤b b f (x, y) M f
29
4.3.2 直方图的用途
要点 1．直方图表明在每一灰度级有多少个像素 2．观察直方图可以看出不合适的数字化
30
4.3.2 直方图的用途
动态范围宽了，对比度增强了
31
4.3.3 直方图均衡化