對比度增強(qiáng)-圖像增強(qiáng)

圖像增強(qiáng)對比度增強(qiáng)圖像平滑圖像銳化同態(tài)濾波偽彩色與假彩色處理代數(shù)運(yùn)算幾何運(yùn)算1目的：采用一系列技術(shù)去改善圖像的視覺效果，或?qū)D像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或機(jī)器進(jìn)行分析處理的形式。圖像增強(qiáng)并不以圖像保真為準(zhǔn)則，而是有選擇地突出某些對人或機(jī)器分析有意義的信息，抑制無用信息，提高圖像的使用價值。2方法：

空間域處理全局運(yùn)算：在整個圖像空間域進(jìn)行。

局部運(yùn)算：在與像素有關(guān)的空間域進(jìn)行。

點(diǎn)運(yùn)算：對圖像作逐點(diǎn)運(yùn)算。頻域處理在圖像的Fourier變換域上進(jìn)行處理。3對比度增強(qiáng)灰度變換法線性變換對數(shù)變換指數(shù)變換直方圖調(diào)整法直方圖均衡化直方圖匹配要點(diǎn)：

4灰度變換法

(一)線性灰度變換 當(dāng)圖像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(xì)節(jié)分辨不清。這時可將灰度范圍線性擴(kuò)展。設(shè)f(x,y)灰度范圍為[a,b]，g(x,y)灰度范圍為[c,d],5線性灰度變換6線性灰度變換0f(x,y)g(x,y)abcd7灰度變換法

(二)分段線性灰度變換 將感興趣的灰度范圍線性擴(kuò)展，相對抑制不感興趣的灰度區(qū)域。設(shè)f(x,y)灰度范圍為[0,Mf]，g(x,y)灰度范圍為[0,Mg],8分段線性灰度變換9分段線性灰度變換0f(x,y)g(x,y)abcdMfMg10灰度變換法

(三)非線性灰度變換 （1）對數(shù)變換低灰度區(qū)擴(kuò)展，高灰度區(qū)壓縮。（2）指數(shù)變換高灰度區(qū)擴(kuò)展，低灰度區(qū)壓縮。11對數(shù)變換a,b,c是按需要可以調(diào)整的參數(shù)。12對數(shù)變換對數(shù)變換13指數(shù)變換a,b,c是按需要可以調(diào)整的參數(shù)。14指數(shù)變換15習(xí)題對于一個大小為64×64的24位彩色圖像，無壓縮時所需的存儲空間是多少。令原圖像f(x,y)的灰度范圍為[50,80],線性變換后圖像g(x,y)的范圍為[20，180]，寫出f與g之間存在的變換公式。試給出將灰度范圍(0,10)拉伸為(0,15)，灰度范圍(10,20)移到(15,25)，及灰度范圍(20,30)壓縮為(25,30)的變換方程。簡述實(shí)現(xiàn)8位位圖的反色變換方法，并編程實(shí)現(xiàn)。16習(xí)題假設(shè)有2張磁碟，每張都含有撞球桌的4位數(shù)字圖像（白色為15）。兩張圖片都是在同一位置拍攝得到，其中一張攝于比賽結(jié)束前，含有獲勝的一擊（擊落最后3個白球?yàn)閯伲?，另一張攝于桌面清空后的瞬間。每張都含有本磁碟中圖片的直方圖。(1) 試判斷哪張磁碟中的圖片含有球？磁碟1：【0,100,400,700,800,600,500,600,500,400,400,600,400,100,0,0】磁碟2：【0,100,300,700,700,600,500,600,500,400,400,600,500,200,0,0】(2) 用含有球的圖片減去不含球的圖片，構(gòu)成一張新的圖片，試求出新圖片的直方圖。17直方圖調(diào)整法（一）直方圖均衡化HistogramEqualization

直方圖:表示數(shù)字圖像中的每一灰度級與其出現(xiàn)的頻率(該灰度級的像素數(shù)目)間的統(tǒng)計關(guān)系,用橫坐標(biāo)表示灰度級,縱坐標(biāo)表示頻數(shù)(也可用概率表示)。直方圖:18直方圖19直方圖均衡化

直方圖均衡化是將原圖像的直方圖通過變換函數(shù)修正為均勻的直方圖，然后按均衡直方圖修正原圖像。圖像均衡化處理后，圖像的直方圖是平直的，即各灰度級具有相同的出現(xiàn)頻數(shù)，那么由于灰度級具有均勻的概率分布，圖像看起來就更清晰了。

20直方圖均衡化首先假定連續(xù)灰度級的情況，推導(dǎo)直方圖均衡化變換公式，令r代表灰度級，P(r)

為概率密度函數(shù)。

r值已歸一化，最大灰度值為1。

21連續(xù)灰度的直方圖非均勻分布22連續(xù)灰度的直方圖均勻分布23直方圖均衡化目標(biāo)直方圖均衡化24直方圖均衡化要找到一種變換S=T(r)

使直方圖變平直，為使變換后的灰度仍保持從黑到白的單一變化順序，且變換范圍與原先一致，以避免整體變亮或變暗。必須規(guī)定：（1）在0≤r≤1中，T(r)是單調(diào)遞增函數(shù)，且0≤T(r)≤1；（2）反變換r=T-1(s),T-1(s)也為單調(diào)遞增函數(shù)，0≤s≤1。

25rjrj+rsjsj+s直方圖均衡化變換公式推導(dǎo)圖示26直方圖均衡化考慮到灰度變換不影響像素的位置分布，也不會增減像素數(shù)目。所以有

27直方圖均衡化應(yīng)用到離散灰度級，設(shè)一幅圖像的像素總數(shù)為n，分L個灰度級。

nk:

第k個灰度級出現(xiàn)的頻數(shù)。第k個灰度級出現(xiàn)的概率P(rk)=nk/n其中0≤rk≤1，k=0,1,2,...,L-1形式為：

算例28例例：設(shè)圖像有64*64=4096個像素，有8個灰度級，灰度分布如表所示。進(jìn)行直方圖均衡化。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1

nk790102385065632924512281p(rk)

0.190.250.210.160.080.060.030.0229步驟：rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1

nk790102385065632924512281p(rk)

0.190.250.210.160.080.060.030.02例301.由（3.11）式計算sk。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1

nk790102385065632924512281p(rk)

0.190.250.210.160.080.060.030.02sk計算0.190.440.650.810.890.950.981.00例31rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1

nk7901023850656329245