圖像的點運算課件

圖像的點運算HIT圖像處理基本運算概述根據(jù)數(shù)字圖像處理運算中輸入信息與輸出信息的類型，具有代表性的圖像處理典型算法從功能上具有以下幾種：

（1）單幅圖像單幅圖像（2）多幅圖像單幅圖像（3）單幅或多幅圖像數(shù)值/符號HIT圖像運算的種類全局運算 對整幅圖像進行相同的運算。點運算 運算結(jié)果只依賴于輸入圖像中對應(yīng)的像素點。局部運算 輸出圖像的每個像素的灰度值是由輸入圖像中以對應(yīng)像素為中心的鄰域中多個像素的灰度計算出來的。HIT點運算實際上是灰度到灰度的映射過程;設(shè)輸入圖像為A(x,y)輸出圖像為B(x,y)則點運算可表示為：B(x,y)=f[A(x,y)]顯然點運算不會改變圖像內(nèi)像素點之間的空間位置關(guān)系。HIT圖像的存儲器組織HIT圖像的直方圖HIT圖像的直方圖的應(yīng)用計算物體的面積圖像二值化HIT二維直方圖HIT線性點運算

輸出灰度級與輸入灰度級呈線性關(guān)系的點運算。即：255255DADB0HIT255218482550①如果a>1，輸出圖像的對比度增大提高對比度HIT②

如果a<1,輸出圖像的對比度減小2552551420降低對比度HIT降低對比度舉例0255255HIT④如果a＝1，b＝0時，輸出、輸入圖像相同0255255HIT⑤

如果a為負值，暗區(qū)域?qū)⒆兞?，亮區(qū)域?qū)⒆儼?255255HITHIT線性點運算公式

當圖象成像時曝光不足或過度,或由于成像設(shè)備的非線性和圖像記錄設(shè)備動態(tài)范圍太窄等因素,都會產(chǎn)生對比度不足的弊病，使圖像中的細節(jié)分辨不清.這時可通過點運算將灰度范圍線性擴展.設(shè)f(x,y)灰度范圍為[a,b]，g(x,y)灰度范圍為[c,d].則線性點運算公式為:HIT線性點運算公式HITHIT分段線性點運算公式HIT（3）非線性點運算：輸出灰度級與輸入灰度級呈非線性關(guān)系的點運算。2552550輸入輸出HIT25512825521825512825532加亮、減暗圖像亮度調(diào)整加暗、減亮圖像HIT對比度拉伸非線性拉伸實例1拉伸效果：圖像加亮、減暗HIT非線性拉伸實例2非線性拉伸實例3非線性拉伸實例4非線性拉伸實例5非線性拉伸實例6非線性拉伸實例7代數(shù)運算1、概念2、運算類型及應(yīng)用HIT1.概念代數(shù)運算是指兩幅輸入圖像之間進行點對點的加、減、乘、除運算得到輸出圖像的過程。如果記輸入圖像為A(x,y)和B(x,y)，輸出圖像為C(x,y)，則有如下四種形式：(1)C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)(2)C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)(3)C(x,y)=A(x,y)×B(x,y)HIT2.運算類型及應(yīng)用（1）加運算（2）減運算（3）乘運算

HIT（1）加運算C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)主要應(yīng)用舉例去除“疊加性”隨機噪音生成圖像疊加效果HIT去除“疊加性”噪音

對于原圖象f(x,y),有一個噪音圖像集

{gi(x,y)}i=1,2,...M

其中：gi(x,y)=f(x,y)+h(x,y)iM個圖像的均值定義為：g(x,y)=1/M(g0(x,y)+g1(x,y)+…+gM(x,y))當：噪音h(x,y)i為互不相關(guān)，且均值為0時，上述圖象均值將降低噪音的影響。相加M=1M=2M=4M=16Addition:averagingfornoisereduction生成圖象疊加效果：可以得到各種圖像合成的效果，也可以用于兩張圖片的銜接（2）減法運算

C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)

主要應(yīng)用消除背景影響差影法(檢測同一場景兩幅圖像之間的變化)HIT①消除背景影響即去除不需要的疊加性圖案設(shè)：背景圖像b(x,y)，前景背景混合圖像f(x,y) g(x,y)=f(x,y)–b(x,y) g(x,y)為去除了背景圖像HIT②差影法

指把同一景物在不同時間拍攝的圖像或同一景物在不同波段的圖像相減;差值圖像提供了圖像間的差異信息，能用于指導(dǎo)動態(tài)監(jiān)測、運動目標檢測和跟蹤、圖像背景消除及目標識別等。HIT差影法在自動現(xiàn)場監(jiān)測中的應(yīng)用

在銀行金庫內(nèi)，攝像頭每隔一固定時間拍攝一幅圖像，并與上一幅圖像做差影，如果圖像差別超過了預(yù)先設(shè)置的閾值，則表明可能有異常情況發(fā)生，應(yīng)自動或以某種方式報警；用于遙感圖像的動態(tài)監(jiān)測，差值圖像可以發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)、洪水泛濫，監(jiān)測災(zāi)情變化等；也可用于監(jiān)測河口、海岸的泥沙淤積及監(jiān)視江河、湖泊、海岸等的污染；利用差值圖像還能鑒別出耕地及不同的作物覆蓋情況。HIT差值法的應(yīng)用舉例(a)差影法可以用于混合圖像的分離

-=HIT(b)檢測同一場景兩幅圖像之間的變化

設(shè)：時刻1的圖像為T1(x,y)， 時刻2的圖像為T2(x,y)g(x,y)=T2(x,y)-T1(x,y)=-T1(x,y)T2(x,y)g(x,y)HIT（3）乘運算

C(x,y)=A(x,y)*B(x,y)

主要應(yīng)用舉例圖像的局部顯示HIT圖像的局部顯示HIT作業(yè)已知256級灰度圖像，高位H，寬為W，編寫C語言程序，將圖像圖像旋轉(zhuǎn)180°。已知256級灰度圖像，高位H，寬為W，編寫C語言程序，將圖像圖像旋轉(zhuǎn)β，要求旋轉(zhuǎn)后的圖像尺寸與原圖像相同。已知256級灰度圖像，用C語言編寫分段線性拉伸程序，是原始圖像中[0--50]亮度的像素映射到[0-10]，[51--150]亮度的像素映射到[11-200]，[151--255]亮度的像素映射到[201--255]。草原上有一條河流，河流上要一座橋梁，某天發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，有發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害前后的兩張遙感圖像，這兩張圖像之間有輕微位移變化，設(shè)計一種方法，利用這兩張遙感圖像檢測出橋梁是否被地質(zhì)災(zāi)害破壞。補充內(nèi)容

紅外成像HIT紅外圖像地面10米望遠鏡用7種波長觀測的彗木碰撞后的紅外圖像HIT紅外圖像SL-9彗核C碰撞前后的木星紅外圖像HIT紅外圖像紅外攝象機拍攝的英軍押解著伊戰(zhàn)俘畫面HIT紅外光的歷史HIT光譜HIT紅外光的歷史“紅外”一詞最早出現(xiàn)在1880年阿貝尼的文章中。1870年蘭利制成了面積只有針孔那樣大小的探測器并用凹面反射光柵、巖鹽及氟化物棱鏡來提高測量色散的能力。這為紅外應(yīng)用的重要方面——航空攝影奠定了基礎(chǔ)。1888年麥洛尼用比較靈敏的熱電堆改進了赫胥耳的探測和測量方法，為紅外技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。采用近紅外攝影始于1904年，時至今日，紅外攝影已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事等很多部門。HIT紅外光的應(yīng)用——紅外測溫儀HIT紅外光的應(yīng)用——紅外測溫儀HIT紅外光的應(yīng)用——紅外望遠鏡HIT紅外光的應(yīng)用——紅外感應(yīng)HIT紅外光的應(yīng)用——紅外數(shù)據(jù)傳輸HIT紅外光的應(yīng)用——紅外數(shù)據(jù)傳輸HIT紅外光的應(yīng)用——紅外數(shù)據(jù)傳輸HIT紅外光的應(yīng)用——紅外數(shù)據(jù)傳輸HIT紅外光的應(yīng)用——藝術(shù)鑒定InvisibleradiationphotographyisoftenappliedtothestudyofworksofartashereinthepaintingLaMadonnadell'ImpannatabyRaphael.InvisibleradiationimagingrevealsamuchyoungerSaintJohntheBaptistsittingonJoseph'slapfoundbeneaththesurfaceofthevisiblepainting(right).Images?Editech.HIT醫(yī)學(xué)紅外攝影1933年哥本哈根大學(xué)國家醫(yī)院的哈克塞森首先把紅外攝影技術(shù)用于皮膚病學(xué)的研究，此后人們就把這一方法廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)實踐。醫(yī)學(xué)紅外攝影技術(shù)主要有三個方面：皮膚和皮下組織對紅外光的反射、散射和透射性特性能穿透機體紅外光源的光譜分布能記錄紅外光的膠片和感光版的光譜響應(yīng)HIT醫(yī)學(xué)紅外攝影HIT基本臨床應(yīng)用靜脈攝影結(jié)合常規(guī)的攝影技術(shù)紅外攝影方法可以顯示出靜脈曲張的特征性異常表現(xiàn)。它表現(xiàn)為在正常小腿上能見到比較細直的分枝，形成多邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在靜脈曲張病例中，常見到蜿蜒彎曲的分枝增粗成靜脈小島，它在紅外照片中清楚地顯示出來，而用普通攝影或肉限是看不出來的。HIT基本臨床應(yīng)用血液循環(huán)的研究利用紅外照片來記錄乳房和腹部淺表靜脈的圖形和大小變化，可以研究血液運行狀況。例如，初產(chǎn)婦和多產(chǎn)婦在妊娠時，紅外照片上的血流狀況是不一樣的。由于血液中各種成分對紅外光的吸收作用不同，可作臨床疾病的更深入研究。如硝基苯胺中電會引起小腿血管郁滯，紅外照片可以清楚地顯示出來。腎上腺索對正常人和高血壓病人有影響，這可從指甲的紅外照片上反映出來。此外，紅外照片還可探索結(jié)核菌素和其它皮膚試驗的反應(yīng)。HIT基本臨床應(yīng)用透照技術(shù)采用黑白和彩色紅外透照技術(shù)檢查兒童頭顱疾病，不僅毫無痛苦，而且比腦室造影檢查安全。其中彩色紅外透照方法特別有價值。因為它可以同時把可見光和紅外光的透射部分記錄下來，而且在照片上顯示出重要的顏色差別。用這種方法可以將腦積水與更為嚴重的腦內(nèi)積水加以監(jiān)別。HIT基本臨床應(yīng)用肝病理學(xué)紅外攝影對肝硬化的診斷有很大幫助，它可以把肝硬化與肝癌等區(qū)別出來。早期的肝硬化，沒有明顯的側(cè)支循環(huán)而晚期的肝病中有非常清晰的分枝靜脈圖像，成為肝硬化病癥的特征。腫瘤的研究應(yīng)用黑白和彩色紅外攝影技術(shù)?？梢园l(fā)現(xiàn)腫瘤。生長在體表上或接近體表的早期惡性腫瘤，其周圍會有血管增多或異常條紋，它表示了腫瘤血液的供給有不同程度的增加。這可作為確定有否惡性瘤的輔助手段。HIT基本臨床應(yīng)用乳腺癌臨床上已證實，乳腺癌在紅外照片上顯示為供血增多，病變一側(cè)可清晰看到肉眼不能見到的靜脈充血。皮膚病學(xué)紅外攝影首先用于醫(yī)學(xué)方面的是檢查皮膚疾病，它可以提供淺表痂皮下面愈合過程和皮下靜脈情況。HIT基本臨床應(yīng)用牙科牙齒的紅外照片，釉質(zhì)一艇比牙質(zhì)顯得陰暗，而齲齒前向的退化釉質(zhì)則相反，健康的門齒邊緣呈白色，在正常情況下隨著牙質(zhì)的增加光亮度也均勻增加，釉質(zhì)不均處的色調(diào)較淡。退化釉質(zhì)對紅外光有很高的反射率，并有中等的紅外發(fā)光強度。與牙齒有關(guān)的成份如磷灰石的反射率和發(fā)光強度都很低。HIT基本臨床應(yīng)用眼科對紅外光的反射率隨眼睛色素的顏色而異。紅外光可以穿過角膜和水晶體，因而從理論上講能拍攝眼底的照片，以顯示出脈絡(luò)膜、視網(wǎng)膜和視神經(jīng)的病理狀況。但現(xiàn)實拍攝的照片是模糊的，仍有許多技術(shù)上的困難尚待克服。臨床實踐表明，用彩色紅外膠片進行眼科學(xué)研究是一個卓有成效的方法，在彩色紅外幻燈片上正常眼底呈現(xiàn)黃綠色伴有棕紅色的靜脈和黃色的動脈。血管紋理在照片上分得出來，呈紫灰色。HIT基本臨床應(yīng)用對注射過造影劑的宏觀樣品進行拍攝人體組織的紅外反射與紅外發(fā)光特性生物熱像HIT紅外熱圖診斷方法正常人體的溫度分布具有一定的穩(wěn)定性和對稱性。因此,人體溫度分布的某處改變，即表示該處疾患的產(chǎn)主和存在。這是因為該處由于血流和代謝的改變引起了人體溫度分布的改變。紅外掃描成像是通過對人體溫度分布的熱圖顯示有無變化、變化的部位及其程度，觀察分析紅外影像和定量測出溫度差值后，根據(jù)解剖學(xué)、病理學(xué)和臨床經(jīng)驗，來診斷有無病癥、病灶的位置、性質(zhì)及其程度。各種疾病所產(chǎn)生的局部新陳代謝的異?；钴S與減低與周圍組織溫差的紅外熱圖，為判斷疾病和療效觀察提供了較客觀的依據(jù)。HIT紅外熱圖診斷方法代謝旺盛、血液循環(huán)豐富的疾病：炎癥、腫瘤等可出現(xiàn)較高溫的熱圖，惡性腫瘤轉(zhuǎn)移和可能發(fā)生轉(zhuǎn)移的新部位熱圖，異常的高溫區(qū)常高于臨界部0.7℃以上并可見多處點、團狀熱圖像，勞損等可出現(xiàn)低于急性炎癥的熱圖；代謝循環(huán)功能低下，局部缺血的熱圖如：栓塞、微循環(huán)下降、積液、其局部血液循環(huán)破壞后則表現(xiàn)為明顯的低溫?zé)釄D。HIT紅外熱圖分析統(tǒng)一的特定溫度條件下：20℃對稱部位比較全身綜合分析生理解剖系統(tǒng)分析結(jié)合主述、病史、查體、特殊檢查綜合判定自身相比較、與他人相比較HIT紅外熱圖診斷標準

（室溫在20℃左右）炎癥：患部溫度比周圍正常組織增高0.5℃～0.7℃。潰瘍：患部溫度比周圍正常組織增高0.7℃～1.0℃。癌變：患部溫度比周圍正常組織增高≥1.0℃。低溫區(qū)：病變區(qū)域與健側(cè)相比溫差>-0.2℃高溫區(qū)：>1.2℃常溫區(qū)：雙鎖骨上、頭、下腰、后頸背部、手、雙液下、肘窩、雙髂腹股溝（人體表淺血管和散熱多的部位一般會出現(xiàn)較健側(cè)高的熱區(qū)）血管影像：增粗、中斷、團狀（瘤）、扭曲（壓迫）、衛(wèi)星影像（惡性瘤）區(qū)表現(xiàn)形式：片狀、條狀（強直性脊狀炎）、帶狀、次熱區(qū)、點狀、不規(guī)則。HIT紅外熱圖診斷標準正常熱圖（靠大量實踐:年輕、年老功能判定）：指人體組織雙側(cè)對比溫度基本相等，溫差小于0.2℃，血管影像清晰、雙側(cè)對稱。良性熱圖（低溫差熱圖）：指患病處與0.2℃～0.7℃之間，患側(cè)血管影像稍增粗,但雙側(cè)對稱。異常熱圖（多樣性）：指患病處與對側(cè)相應(yīng)部位正常組織相比較，溫差范圍在0.8℃～1.2℃之間，患側(cè)血管影像明顯增粗，增多、但仍對稱。該熱圖疑惡變，囑病人隨診。惡性熱圖（高溫差熱圖）：指患病處與對側(cè)相應(yīng)部位正常組織相比較，其溫差大于1.2℃以上，血管影像增粗，中斷、成團、扭曲等，雙側(cè)明顯不對稱。HIT紅外熱圖正常人頭部遠紅外熱圖

正常的人體上部遠紅外熱像，鎖骨處及淋巴處代謝旺盛，出現(xiàn)正常均勻的熱區(qū)，兩乳正常溫度微低HIT紅外熱圖正常人體的腹部，兩側(cè)溫度分布基本對稱，臍部為正常的熱區(qū)，脂肪厚的地方溫度較低，兩乳為正常微冷區(qū)

正常人的腿部，雙腿基本對稱，雙足由于負重過久而血流不暢，導(dǎo)致低溫。HIT紅外熱圖正常乳房熱像，兩側(cè)乳房基本對稱，兩乳下窩出為正常的熱區(qū)，對肝病判斷的時候要注意考慮此問題。乳頭為正常的冷區(qū)。HIT紅外熱圖在乳腺早期癌變尚未形成明顯的腫塊時，其局部組織即會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如局部血管增生、擴張、迂曲（熱圖顯示為血管倒粗或環(huán)狀和網(wǎng)狀血管），局部組織代謝旺盛，其溫度即可升高。箭頭處即為乳腺癌區(qū)。HIT紅外熱圖左乳確診乳腺癌，遠紅外熱像顯示，血管明顯增粗、代謝旺盛。整體溫度明顯高于右乳。乳窩處的熱區(qū)為正常的升溫。HIT紅外熱圖左側(cè)熱圖為一乳腺癌患者，內(nèi)部有明顯的腫塊，已經(jīng)壞死，右邊為X光圖片，互相印證，X光中的亮的部分為已經(jīng)壞死的腫瘤。

HIT紅外熱圖靜脈曲張患者的腿部遠紅外熱像，血管明顯增溫、增粗，箭頭所指處尤為明顯。HIT紅外熱圖脈管炎患者的腿部遠紅外熱像圖，患腿由于血管疾病而血流不暢，導(dǎo)致低溫。HIT紅外熱圖靜脈炎是靜脈血管發(fā)炎，熱圖表現(xiàn)為局部熱區(qū)明顯擴大。脈管炎是中小動脈血管壁發(fā)炎引起的肢端發(fā)涼，壞疽，從熱圖反應(yīng)手足部及前下肢溫度偏低。HIT紅外熱圖左膝關(guān)節(jié)軟組織炎。熱圖顯示左膝關(guān)節(jié)局部團狀增溫（箭頭所示），溫差0.7～1.2℃不等。

HIT紅外熱圖某些糖尿病患者會出現(xiàn)一種稱之為