第四章图像增强

第四章：图像增强
第四章 图像增强
2020/4/13
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第四章：图像增强
本章主要内容： 1.灰度修改技术 2.图像平滑 3.图像锐化 4.同态滤波 5.伪彩色图像处理
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1.灰度修改技术
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1：一幅输入图象经过灰度修改处理将产生一幅输出图象，后者的每 个像素点的灰度值仅由相应输入像素点的值决定；局部运算则每 个输出像素点的灰度值由相应输入像素点的一个领域内几个像素 的灰度决定
2：以预定的方式改变一幅图象的灰度直方图是对一幅图象的灰度级 进行变换。
3：又称为“对比度增强”、“对比度拉伸”、“灰度变换”
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1.灰度修改技术 灰度变换函数（GST）
B(x,y)=f[A(x,y)] 灰度修改技术可完全由灰度
变换函数GST确定，描述了 输入灰度级和输出灰度级之 间的映射关系。
2020/4/1原3 图像的直方图。
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直方图的应用
①用于判断图像量化是否恰当
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(a) 恰当量化
(b)未能有效利用
(c)超过了动态范围
直方图用于判断量化是否恰当
②用于确定图像二值化的阈值
0 f (x, y) T g(x, y) 1 f (x, y) T
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具有二峰性的灰度图象
幂次函数
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1.灰度修改技术
输出直方图—非线性
三类函数
1）增加中间范围像素的灰度级而只使暗像素和亮像素作较小改变。
f (x) x Cx(Dm x)
2）降低较亮或者较暗物体的对比度来加强灰度级处于中间范围的物体的对比度。
（中间斜率大于1，两端斜率小于1）
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1.灰度修改技术 直方图
灰度图像的直方图
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1.灰度修改技术 直方图
彩色图像的分波段直方图
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1.灰度修改技术 直方图
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该图像像元总数为8*8=64, i=[0,7]
01321321 05762567 16063512
应用之一—亮度调整（加亮、减暗图像）
255
255
218
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32 128 255
128 255
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1.灰度修改技术 输出直方图—非线性
应用之二—对比度拉伸（提高、降低对比度）
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255
提高对比度
255
降低对比度
142
P1
0
48
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P2 218 255 0
v0=5/64 v1=12/64 v2=18/64
vi
2 6 7 5 3 6 5 0 v3=8/64
3 2 2 7 2 4 1 6 v4=1/64
22562760 12321212 31231221
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v5=5/64 v6=8/64 v7=5/64
i
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1.灰度修改技术
128 255
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1.灰度修改技术 输出直方图—非线性
应用之二—对比度拉伸（提高、降低对比度）
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• 提高对比度 通常Байду номын сангаас过直方图得到两个拐点的位置
•降低对比度 降低对比度一般用于输出设备的灰度级小于 输入图象的灰度级的情况，如显示傅立叶频 谱时
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H B (D)
H A[ f 1(D)] f '[ f 1(D)]
DB f (DA)
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1.灰度修改技术 预测输出直方图
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1.灰度修改技术 输出直方图—线性（图像求补）
输出灰度级与输入灰度级呈线性关系的点运算
DB f (DA) aDA b
应用之三—灰度切片
255
255
214 176
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0
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48 134
255
0 48 142 255
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1.灰度修改技术
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1.灰度修改技术 输出直方图—线性（图像求补）
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1.灰度修改技术 输出直方图—非线性
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1：只讨论非减灰度变换函数－处处有有限的正斜率，保留基本外貌。 2：幂次函数 3：三类函数： 4：应用
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1.灰度修改技术 输出直方图—非线性
直方图的性质
①灰度直方图只能反映图像的灰度分布情况，而不能反 映图像像素的位置,即丢失了像素的位置信息。
②一幅图像对应唯一的灰度直方图，反之不成立。不同 的图像可对应相同的直方图。图2.4.2给出了一个不同 的图像具有相同直方图的例子。
不同的图像具有相同直方图
③一幅图像分成多个区域，多个区域的直方图之和即为
通过直方图得到两个拐点P1、P2的位置 p(rk)
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P1
P2
nk23
1.灰度修改技术
输出直方图—非线性
应用之二—对比度拉伸（提高、降低对比度）
局部提高、局部降低对比度
255
255
216
142
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23
0
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48
196 255
0
128
25524
1.灰度修改技术 输出直方图—非线性
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③当物体部分的灰度值比其它部分灰度值大时，可利用 直方图统计图像中物体的面积。
A= nvi iT
④ 计算图像信息量H（熵）
L1
H Pi log 2 Pi
i0
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1.灰度修改技术 预测输出直方图
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经过灰度修改运算后的图象其直方图可用下式计算出来
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1.灰度修改技术
直方图
定义：灰度直方图反映的是一幅图像中各灰度级像
素出现的频率。以灰度级为横坐标，纵坐标为灰度级的 频率，绘制频率同灰度级的关系图就是灰度直方图。它 是图像的一个重要特征，反映了图像灰度分布的情况。 如图是一幅图像的灰度直方图。
频率的计算式为
f
(x)
Dm 2
1
1 sin( a
)
sin[
a ( x Dm
1 2
)
2
3）压低中间灰度级处的对比度而在较亮和较暗部分的对比度将加强。（中间斜率小1，
两端斜率大于1）
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f
(x)
Dm 2
1
1 tan( a
)
tan[ a ( x Dm
1 2
)
2
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1.灰度修改技术 输出直方图—非线性