數(shù)字圖像處理 第四章

1、1Digital Image Processing 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理2第四章第四章 圖像增強圖像增強34概述概述5 4.2 空域點處理增強空域點處理增強6空域處理表示空域處理表示),(),(yxfTyxg 設設f(x,y)是增強前的圖像，是增強前的圖像，g(x,y)是增強處理后是增強處理后的圖像，的圖像， T是定義在是定義在(x,y)鄰域一種操作鄰域一種操作, ,則空間則空間域處理可表示為域處理可表示為 ：7空域處理表示空域處理表示)(sTt 8直接灰度變換直接灰度變換 sLt19直接灰度變換直接灰度變換 22221112121111tsssLtLtssssttsstt102211Ls

2、ssssss10 |)|1log(sCt直接灰度變換直接灰度變換11C=256/log(1+1.6C=256/log(1+1.6* *10106 6) )對數(shù)變換對數(shù)變換12直接灰度變換直接灰度變換12ttt其它21sssstt2其它21sss13直接灰度變換直接灰度變換14直方圖修正直方圖修正 nnspkk/)(1,1 , 0Lk15直方圖均衡化直方圖均衡化（1）T單值單增函數(shù)。單值單增函數(shù)。（2）對）對 有有直方圖均衡化中直方圖均衡化中T：10Ls1)(0LsT10)(1LttTskiiskiikkspnnsTt00)()(10)(1LttTskkk16直方圖均衡化直方圖均衡化17直方圖均

3、衡化直方圖均衡化：（1）得到變換后的值：）得到變換后的值：19. 0)()(0000iisspsTt44. 025. 019. 0)()(1011iisspsTt65. 021. 025. 019. 0)()(2022iisspsTt81. 03t89. 04t95. 05t98. 06t17t依此類推，即可得到依此類推，即可得到 18直方圖均衡化直方圖均衡化（2）用式用式 將將 擴展到擴展到 范圍內范圍內并取整，得并取整，得：(3)將相同值的歸并起來將相同值的歸并起來, ,得得: : 10t31t52t63t74t5 . 0) 1int(kktLtkt 1, 0L10t31t52t63t64

4、t75t76t77t19直方圖均衡化直方圖均衡化（4）變換后變換后5個灰度級的像素數(shù)個灰度級的像素數(shù) (5) 新灰度級分布新灰度級分布 448,985,850,1023,79043210nnnnn25. 04096/1023)(,19. 04096/790)(10tptptt24. 04096/985)(,21. 04096/850)(32tptptt11. 02096/448)(4tpt20直方圖均衡化直方圖均衡化 21直方圖均衡化直方圖均衡化 22直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化2 2 直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化 （2 2）同樣對規(guī)定圖像計算能使規(guī)定的直方圖均衡化：）同樣對規(guī)定圖像計算能使規(guī)定的直方

5、圖均衡化： （3 3）將原始直方圖對應映射到規(guī)定的直方圖）將原始直方圖對應映射到規(guī)定的直方圖（1 1）對原始圖像的直方圖進行均衡化：）對原始圖像的直方圖進行均衡化： kiiskkspsTt0)()(ljjujulupuTv0)()(kiljjuisupsp11)()(1, 1 , 0Mk1, 1 , 0Nl1, 1 , 01, 1 , 0NlMk23直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化灰度級01234567概率0.00.000.000.150.200.300.200.15灰度級01234567像素790102385065632924512281概率0.190.250.210.160.080.060.030

6、.0224直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化步驟：直方圖規(guī)定化步驟：19. 0)(7901000tttspnt25. 0)(10233111tttspnt21. 0)(8505222tttspnt24. 0)(9856333tttspnt11. 0)(4487444tttspnt25直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化)(00. 0)(00. 01100uTvuTvuu)(15. 0)(00. 03322uTvuTvuu)(65. 0)(35. 05544uTvuTvuu)(00. 1)(85. 07766uTvuTvuu26直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化4)(33)(144413330uuTvtuuTvtu

7、u6)(65)(566635552uuTvtuuTvtuu7)(77775uuTvtu逆變換得逆變換得3)(301utTu4)(411utTu5)(521utTu6)(631utTu7)(741utTu27直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化（4 4）規(guī)定化后各灰度級像素數(shù)：）規(guī)定化后各灰度級像素數(shù)：00un01un02un7903un10234un8505un9856un4487un灰度級灰度級01234567像素像素0007901023850985448概率概率0.000.000.000.190.250.210.240.1128直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化29直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化30圖像間運算圖像間運

8、算- -算術運算算術運算 (1) (1) 圖像減法圖像減法),(),(),(yxgyxfyxh31圖像間運算圖像間運算- -圖像減法圖像減法 32圖像間運算圖像間運算- -圖像平均圖像平均 (2) (2) 圖像平均圖像平均 ),(),(),(yxeyxfyxgNiiyxgNyxg1),(1),(),(),(yxfyxgE2),(2),(1yxyxgN33圖像間運算圖像間運算- -圖像平均圖像平均 34圖像間運算邏輯運算圖像間運算邏輯運算 35 4.3 空域濾波增強空域濾波增強 36空域濾波空域濾波n 空域濾波就是在待處理的圖像中逐點地移動模板，對每空域濾波就是在待處理的圖像中逐點地移動模板，對

9、每個點，濾波器在該點的響應通過事先定義的關系來計算。個點，濾波器在該點的響應通過事先定義的關系來計算。aaxbbytysxftswR),(),(37線性平滑濾波器線性平滑濾波器 38線性平滑濾波器線性平滑濾波器 39中值濾波器中值濾波器 中值濾波是用一個有奇數(shù)點的滑動窗口，將窗口中心中值濾波是用一個有奇數(shù)點的滑動窗口，將窗口中心點的值用窗口各點的中值代替。具體操作步驟如下：點的值用窗口各點的中值代替。具體操作步驟如下：40中值濾波器中值濾波器 41銳化濾波器銳化濾波器- -梯度算子法梯度算子法 xfxfGGyxfGyx),(2222),(yfxfGGyxfGyxM|),(yxMGGyxfG42

10、銳化濾波器銳化濾波器- -梯度算子法梯度算子法 ), 1(),(yxfyxfGx) 1,(),(yxfyxfGy43銳化濾波器銳化濾波器- -梯度算子法梯度算子法 ) 1, 1(),(yxfyxfGx) 1,(), 1(yxfyxfGy44銳化濾波器銳化濾波器- -梯度算子法梯度算子法 )1, 1(), 1(2) 1, 1()1, 1(), 1(2) 1, 1(yxfyxfyxfyxfyxfyxfGx)1, 1() 1,(2) 1, 1()1, 1() 1,(2) 1, 1(yxfyxfyxfyxfyxfyxfGy45梯度銳化實例梯度銳化實例 46銳化濾波器銳化濾波器- -拉普拉斯算子法拉普拉

11、斯算子法 yfxff22222),(),(),(222yxfyxfyxfyx),(4)1,() 1,(), 1(), 1(),(2yxfyxfyxfyxfyxfyxf47銳化濾波器銳化濾波器- -拉普拉斯算子法拉普拉斯算子法 ) 1, 1() 1, 1() 1, 1() 1, 1(),(2yxfyxfyxfyxfyxf),(8)1,() 1,(), 1(), 1(yxfyxfyxfyxfyxf48 4.4 頻域圖像增強頻域圖像增強 49頻域圖像增強頻域圖像增強 1010),(),(1),(*),(MmNnnynxhnmfMNyxhyxf),(),(),(*),(vuHvuFyxhyxf),(*

12、),(),(),(vuHvuFyxhyxf50頻域圖像增強頻域圖像增強 ),(*),(),(yxhyxfyxg),(),(),(vuFvuHvuG),(),(),(1vuFvuHFyxg51低通濾波低通濾波 00),(0),(1),(DvuDDvuDvuH52理想低通濾波器理想低通濾波器 RuRvNuNvvuPvuPB1111),(/ ),(100),(),(| ),(|),(222vuIvuRvuFvuP53理想低通濾波器理想低通濾波器 54低通濾波低通濾波 nDvuDvuH20/ ),(11),(55低通濾波低通濾波 nDvuDvuH20/ ),(11),(56巴特沃斯低通濾波器巴特沃斯低通濾波器 57低通濾波器低通濾波器 58高通濾波高通濾波 00),(1),(0),(DvuDDvuDvuH59高通濾波高通濾波 nvuDDvuH20),(/11),(60高頻加強濾波高頻加強濾波 cvuHvuH),(),( 61高頻加強濾波高頻加強濾波 62高頻加強濾波高頻加強濾波 63高通濾波高通濾波 其它0),(),(1),(0201DvuDorDvuDvuH2/120201)()(),(vvuuvuD2/120202)()(),(vvuuvuD64高通濾波高通濾波 65高通濾波高通濾波 其它1),(),(0),(0201DvuDorDvuDvuH66同態(tài)濾波同態(tài)濾波 )