图像增强平滑滤波

图像噪声
概述 分类 特点
按噪声和信号之间的关系
加性噪声：假定信号为S(t)，噪声为n(t)，如果混 合叠加波形是S(t)+n(t)形式，则称其为加性噪声；
乘性噪声：如果叠加波形为S(t)［1+n(t)］形式， 则称其为乘性噪声。
图像中的脉冲噪声
椒盐噪声 受噪声干扰的图像像素点的灰度值以50%的相
2、锐化滤波
– 减弱或消除图像中的低频分量，但不影响高 频分量。
图像平滑
一、图像噪声 二、图像平滑／去除噪声
一、图像噪声
１. 概述 ２.Байду номын сангаас分类 ３. 特点
图像噪声
１、概述
概述 分类 特点
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。
图像平滑
邻域平均法
概念 基本方法
邻域平均法：是一种利用Box模板对图像进行模板 操作（卷积运算）的图像平滑方法。
Box模板：指模板中所有系数都取相同值的模板。
常用的3×3和5×5模板： 1 1 1
1 1 1
1
1
1* 1
9
1 1 1
1 1 1
1 25
1
1
1*
1 1 1
1 1 1
1 1
1 1 1 1
它周围邻近8个像素的灰度值相加，然后将求得的平均值作
为新图像中该像素的灰度值。
图像平滑
基本概念
概念 基本方法
卷积核：即模板运算中的模板。核中的元素称为加权系数 （卷积系数）。 卷积（或互相关）运算：模板运算的数学含义。作加权 求和的过程。邻域的中每个像素，分别与卷积核中的元 素相乘，乘积求和所得结果即为中心像素的新值。
j)
iZ jZ
图像平滑
邻域平均法
概念 基本方法
例如，用3×3 Box模板对一幅数字图像处理结果，如图 4-18所示（计算结果按四舍五入进行了调整，对边界像 素不进行处理）。
1 214 3
12 14 3
1 223 4
13 44 4
5 768 9
54 56 9
5 768 8
56 78 8
5 678 9
56 78 9
图 3×3Box模板平滑处理示意图
图像平滑
概念 基本方法
邻域平均法主要优缺点:
主要优点：算法简单，计算速度快。 缺点：降低噪声的同时使图像产生模糊，特别在边缘和细节处。
而且邻域越大，在去噪能力增强的同时模糊程度越严重。
(a) 原始图像
(b) 邻域平均后的结果
图 图像的领域平均法
图像平滑
图像平滑
３＊３窗口 中值滤波
技术分类和实现原理
分类1： (1) (2)
分类2： (1) (2)
线性： 如邻域平均 非线性：如中值滤波
平滑：模糊，消除噪声 锐化：增强被模糊的细节
功能
特点
平滑（低通）
锐化（高通）
线性 G1 G3
非线性 G2 G4
平滑滤波和锐化滤波的特点
1、平滑滤波
– 减弱或消除图像中的高频分量，但不影响低 频分量。
卷积运算过程见下页
卷积运算
输 入图 像
(行 ， 列 )
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9
3×3 邻 域
H1 H2 H3
*
H4 H5 H6
H7 H8 H9
3×3 卷 积 核
图 卷积运算示意图
加 权和 计 算 ：
H1 ·P1 ＋ H2 ·P2 ＋ H3 ·P3 ＋ H4 ·P4 ＋ H5 ·P5 ＋ H6 ·P6 ＋ H7 ·P7 ＋ H8 ·P8 ＋ H9 ·P9 ＋
P 5的 新 值
模板卷积
模板卷积的在空域实现的主要步骤：
1、将模板在图中漫游，并将模板中心与图中某 个像素位置重合；
2、将模板上的各个系数与模板下的各对应像素 的灰度值相乘；
3、将所有乘积相加； 4、将上述运算结果赋给模板中心位置的像素。
图像平滑
概念 基本方法
二、图像平滑／去除噪声
1、邻域平均法 2、中值滤波 3、其他去噪技术
1 1
1 1
图像平滑
邻域平均法
概念 基本方法
数学表达：设有一幅N×N的图像f(x,y)，若平滑图像为 g(x,y),则有
g(x, y) 1 f (i, j) M (i, j)s
式中：x, y = 0, 1, …, N-1；S是以(x, y)为中心的邻域的集 合，M是S内的点数。
邻域平均法的思想:通过一点和邻域内像素点求平均来去除 突变的像素点，从而滤掉一定的噪声。
例如，对图像采用3×3的邻域平均法，对于像素 （m，n），其邻域像素如下：
(m-1,n-1) ( m - 1 , n ) (m-1,n+1)
(m,n-1) ( m , n ) (m,n+1)
(m+1,n-1) ( m + 1 , n ) (m+1,n+1)
则有：
g(m, n)
1 9
f
(m i, n
噪声可以理解为“妨碍人们感觉器官对所 接收的信源信息理解的因素”。
图像噪声
２、图像噪声分类
概述 分类 特点
一． 按其产生的原因可分为：外部噪声和内部 噪声。
二． 从统计特性可分为：平稳噪声和非平稳噪 声。
三． 按噪声和信号之间的关系可分为：加性噪 声和乘性噪声。
图像噪声
按其产生的原因
概述 分类 特点
外部噪声：指系统外部干扰从电磁波或经电 源传进系统内部而引起的噪声。
主要外部干扰如下： ① 由光和电的基本性质所引起的噪声。 ② 电器的机械运动产生的噪声。 ③ 元器件材料本身引起的噪声。 ④ 系统内部设备电路所引起的噪声。
图像噪声
按统计特性
概述 分类 特点
平稳噪声：统计特性不随时间变化的噪声。 非平稳噪声：统计特性随时间变化的噪声。
邻域平均法的改进
概念 基本方法
为克服简单局部平均法的弊
１、基本概念 ２、常用的基本方法
在图像空间中借 助模板进行邻域 操作
图像平滑
概念 基本方法
基本概念
１、模板：如下图有点类似于矩阵的式子，大小有３＊３、
５＊５、９＊９等。带星号的数据表示该元素为中心元素，
即这个元素是将要处理的元素。
1 1 1
1
1
1* 1
9 1 1 1
２、模板操作（模板运算）：按照一定的模板进行运算，如 上图的模板进行的操作即为，原图中的一个像素的灰度值和
同概率等于图像灰度的最大或最小的可能取值。 随机值脉冲噪声
受噪声干扰的图像象素点取值均匀分布于图像 灰度的最大与最小可能取值之间 。
用各种尺寸的模版平滑图像
图像噪声
３、特点
概述 分类 特点
a)
b) 噪声与图像之间具有相关性 c) 噪声具有叠加性
图 有噪声的图像
图像平滑
二、图像平滑
概念 基本方法