第5章 圖像增強1

第一節(jié)圖像增強的目的、特點和方法一、目的：改善圖像視覺效果，便于觀察和分析便于人工或機器對圖像的進一步處理第五章圖像增強

圖像增強指按特定的需要突出一幅圖像中的某些信息，同時削弱或去除某些不需要的信息的處理方法。注意:(1)圖象信息有損無增；

(2)圖象增強一般是一個復雜圖象處理系統(tǒng)的主要的“預處理”環(huán)節(jié)。二、特點：人為地突出圖像中的部分細節(jié)，壓制另外一部分信號圖像增強并不能增強原始圖像的信息，只能增強對某種信息的辨別能力。在不考慮圖像降質(zhì)原因的條件下，用經(jīng)驗和試探的方法進行加工尚無統(tǒng)一的質(zhì)量評價標準，無法定量衡量處理效果的優(yōu)劣需要注意的問題：處理時應考慮人眼的視覺特性和硬件的表現(xiàn)能力，達到合理的匹配處理時必須考慮處理目的，選用合適的方法三、處理技術分類灰度圖像(偽)彩色圖像從處理對象分類全局處理局部處理（ROI）從處理策略分類從處理目的分類圖像銳化平滑去噪灰度調(diào)整空域法直接對象素處理，以灰度映射變換為基礎。頻域法以卷積定理為基礎，采用修改圖像傅里葉變換方法實現(xiàn)圖像增強。從處理方法分類頻域方法點處理（灰度變換）鄰域/模板方法（空域濾波）空域方法直方圖修改處理圖像平滑處理圖像銳化處理彩色處理均衡化規(guī)定化方法

頻域處理法和空域處理法常見的具體技術：灰度映射，圖象平滑，圖象銳化，幾何校正等數(shù)學模型處理器源圖象目標圖象處理器f(x,y)g(x,y)h(x,y)f(x,y)g(x,y)g(x,y)=h(x,y)*f(x,y)(1)G(u,v)=H(u,v)F(u,v)(2)g(x,y)=F-1(H(u,v)F(u,v))(3)注:(1)圖象質(zhì)量的判斷標準與具體問題有關

(2)圖象增強沒有通用理論，本章所討論的理論只具有指導意義第二節(jié)空域變換增強

直接灰度變換直方圖處理一、直接灰度變換圖象求反增強對比度動態(tài)范圍壓縮灰度切分點處理與區(qū)域處理g(x,y)=T(f(x,y))當參與運算的是1×1鄰域時,T稱為灰度變換(映射).一般被表示為:S=T(r)圖象反轉(zhuǎn):s=L-1-r對數(shù)變換:s=clog(1+r)冪次變換:s=cr?設r和s分別表示圖象增強過程中，源圖象與目標圖象的灰度級，并假定在源圖象中的像素值為r的像素的像素值，在目標圖象中變?yōu)閟。r與s之間的關系由變換函數(shù)T表示，則s=T(r)稱為灰度變換（/映射）.灰度求反s=(L-1)-rrsL-1L-1O對比度增強

圖中的象素灰度值比較接近，不適宜觀察，如果將灰度之間的差別放大，可以取得很好的觀察效果.可以清楚的看到圖象中不同部分的差別。增強對比度（對比度擴展）rsL-1L-1OJ使亮的更亮，暗的更暗s=rs=T(r)區(qū)域擴展：rS=T(r)rmaxsmax擴展暗區(qū)rS=T(r)rmaxsmax擴展中部檢測某灰度范圍：rS=T(r)rmaxsmax擴展亮區(qū)rmaxrS=T(r)smaxrS=T(r)rmaxsmax反轉(zhuǎn)：灰度切分將某個灰度范圍變得較突出二、直方圖處理

灰度直方圖：圖像中像素灰度分布的概率密度函數(shù)，反映一幅圖像中的灰度級與出現(xiàn)這種灰度的概率之間的關系的圖形。數(shù)字圖像

n是圖像中象素總數(shù)

sk代表離散灰度級

nk為圖像中出現(xiàn)sk這種灰度的像素數(shù)

sk與p(sk)之間的關系圖形稱為直方圖直方圖均衡化算法：(1)統(tǒng)計圖象中各灰度級像素個數(shù)nk;(2)計算直方圖中應變量的值：pk=nk/(M×N);(3)計算累計直方圖中應變量的值：sk=Σpk;(4)取整Sk=int{(L-1)sk};(5)確定映射對應關系：kSk;(6)對圖象進行增強變換(kSk).其中L是灰度層次數(shù)，M×N是圖幅參數(shù)舉例：假定有一幅64*64的8灰度級層次的圖象，其灰度分布如圖所示，則均衡化過程如圖所示。12436875近似均勻分布，因為同一個灰度值的各個象素沒有理由變換到不同灰度級，所以數(shù)字圖像直方圖均衡化的結果一般不能得到完全均勻分布的直方圖，只是近似均衡的直方圖。Sk01234567tk13566777求解得到的灰度變換Sk=T(k)為037324165167656377該圖象的一個局部均衡化后的結果均衡化效果實例：均衡化效果實例（續(xù)）：（二）直方圖的規(guī)定化規(guī)定化：將原始圖像的直方圖變換為特定的分布形式p(u)，達到增強圖像整體視覺效果的目的。二、直方圖處理單映射：從原始累計直方圖向規(guī)定累計直方圖映射映射產(chǎn)生的誤差用對應映射間數(shù)值的差值（取絕對值）的和來表示。和的數(shù)值越小，映射效果越好。組映射：從規(guī)定累計直方圖向原始累計直方圖映射124365單映射SML