數(shù)字圖像處理03

1、數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 2 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 3 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 4 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 5 n空間域技術(shù)直接對圖像的像素進(jìn)行處理空間域技術(shù)直接對圖像的像素進(jìn)行處理. n空間域處理可定義為空間域處理可定義為 g(x, y) = T f(x, y) 其中其中, f(x, y)為輸入圖像為輸入圖像, g(x, y)為輸出圖像為輸出圖像(處理后處理后), T 是是 對圖像對圖像 f 進(jìn)行處理的操作符進(jìn)行處理的操作符. n亮度變換亮度變換: 變換變換T 對單點(diǎn)操作對

2、單點(diǎn)操作 處理后圖像在點(diǎn)處理后圖像在點(diǎn)(x0, y0)的像素值的像素值g(x0, y0)只與原始圖像在點(diǎn)只與原始圖像在點(diǎn) (x0, y0)的像素值的像素值f(x0, y0)有直接關(guān)系有直接關(guān)系, 與原始圖像在其他點(diǎn)與原始圖像在其他點(diǎn) 的像素值無關(guān)的像素值無關(guān). 如如g(x0, y0)=a f (x0, y0)2+b f (x0, y0)+c n亮度變換可寫成亮度變換可寫成: 其中其中r為為f(x, y)的亮度值的亮度值, s為為g(x, y)的亮度值的亮度值 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 6 n空間濾波空間濾波: 利用利用(x, y)的一個(gè)小鄰域的一個(gè)小鄰域(如如33鄰域鄰域, 稱為模

3、板稱為模板), 對對T 進(jìn)行操作進(jìn)行操作. 此時(shí)此時(shí), 處理后圖像在某點(diǎn)處理后圖像在某點(diǎn)(x0, y0)的像素值的像素值g(x0, y0)不僅不僅與原與原 始圖像在點(diǎn)始圖像在點(diǎn)(x0, y0)的像素值的像素值f(x0, y0)有直接關(guān)系有直接關(guān)系, 與原始圖與原始圖 像在點(diǎn)像在點(diǎn)(x0, y0)附近其他點(diǎn)的像素值附近其他點(diǎn)的像素值也有也有直接關(guān)系直接關(guān)系. 如下式如下式 n直方圖方法直方圖方法: 利用圖像亮度值的統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行處理利用圖像亮度值的統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行處理. 9/)1, 1(), 1() 1, 1( ) 1,(),() 1,( ) 1, 1(), 1() 1, 1(),( 000000 0

4、00000 00000000 yxfyxfyxf yxfyxfyxf yxfyxfyxfyxg 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 7 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 8 3.2 亮度變換函數(shù)亮度變換函數(shù) 1 + (m/r)E 1 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 9 3.2 亮度變換函數(shù)亮度變換函數(shù) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 10 3.2 亮度變換函數(shù)亮度變換函數(shù) n對數(shù)變換對數(shù)變換 S = T(r) = clog(1 + r) 例例3.2 使用對數(shù)變換減少動(dòng)態(tài)范圍使用對數(shù)變換減少動(dòng)態(tài)范圍 1 + (m/r)E 1 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 11 3.2

5、亮度變換函數(shù)亮度變換函數(shù) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 12 3.3 直方圖處理與函數(shù)繪圖直方圖處理與函數(shù)繪圖 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 13 3.3 直方圖處理與函數(shù)繪圖直方圖處理與函數(shù)繪圖 n函數(shù)函數(shù)plot: plot(horz, v, color_linestyle_mark) n函數(shù)函數(shù)bar:bar(horz, v, width) n函數(shù)函數(shù)stem:stem(horz, v) n函數(shù)函數(shù)axis: axis(horzmin horzmax vertmin vertmax) n函數(shù)函數(shù)xlabel: xlabel(textstring, fontsize, si

6、ze) n函數(shù)函數(shù)ylabel: ylabel(textstring, fontsize, size) n函數(shù)函數(shù)text: text(xloc, yloc, textstring, fontsize, size) n函數(shù)函數(shù)title: title(titlestring) n函數(shù)函數(shù)set: set(gca, xtick, 0:50:255) n函數(shù)函數(shù)set: set(gca, ytick, 0:50:255) n函數(shù)函數(shù)ylim(auto), ylim(ymin, ymax) n函數(shù)函數(shù)xlim(auto), xlim(xmin, xmax) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 14

7、 3.3 直方圖處理與函數(shù)繪圖直方圖處理與函數(shù)繪圖 k j j k j jrkk n n rprTs 11 )()( 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 15 3.4 空間濾波空間濾波 n 空間濾波（鄰域處理）空間濾波（鄰域處理） (1) 定義中心點(diǎn)定義中心點(diǎn)(x, y); (2) 對預(yù)先定義的以對預(yù)先定義的以(x, y)為中心點(diǎn)的鄰域內(nèi)的像素進(jìn)行運(yùn)算為中心點(diǎn)的鄰域內(nèi)的像素進(jìn)行運(yùn)算; (3) 令運(yùn)算結(jié)果為該點(diǎn)處處理的響應(yīng)令運(yùn)算結(jié)果為該點(diǎn)處處理的響應(yīng); (4) 對圖像中的每個(gè)點(diǎn)重復(fù)對圖像中的每個(gè)點(diǎn)重復(fù)(1)(3)步驟步驟. 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 16 w(-1,-1)w(-1,

8、0)w(-1,1) w(0,-1)w(0,0)w(0,1) w(1,-1)w(1,0)w(1,1) f(x-1,y-1)f(x-1,y) f(x-1,y+1) f(x,y-1)f(x,y)f(x,y+1) f(x+1,y-1) f(x+1,y) f(x+1,y+1) y x 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 17 3.4 空間濾波空間濾波 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 18 3.4 空間濾波空間濾波 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 19 3.4 空間濾波空間濾波 Perform general sliding-neighborhood operations p Syntax

9、B = nlfilter(A, m n, fun) p Description B=nlfilter(A, m n, fun) applies the function fun to each m-by-n sliding block of A. fun is a function that accepts an m-by-n matrix as input and returns a result. fun must be a function handle. 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 20 3.4 空間濾波空間濾波 函數(shù)函數(shù)colfilt g=colfilt( f, m, n,

10、 block_type, fun, parameters) p block_type: nsliding 表示處理過程是在輸入圖像中逐個(gè)像素地滑動(dòng)該表示處理過程是在輸入圖像中逐個(gè)像素地滑動(dòng)該 m*n區(qū)域區(qū)域. n distinct 表示處理過程是在輸入圖像中互不相交的表示處理過程是在輸入圖像中互不相交的m*n塊塊 進(jìn)行進(jìn)行. p fun引用一個(gè)函數(shù)引用一個(gè)函數(shù), 符號(hào)符號(hào)稱為函數(shù)句柄稱為函數(shù)句柄, 它是它是MATLAB數(shù)數(shù) 據(jù)類型據(jù)類型. n函數(shù)函數(shù)fun必須分別對矩陣的每一列進(jìn)行操作必須分別對矩陣的每一列進(jìn)行操作. p parameters表示函數(shù)表示函數(shù)fun可能需要的參數(shù)可能需要的參數(shù).

11、 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 21 3.4 空間濾波空間濾波 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 22 3.5 圖像處理工具箱的標(biāo)準(zhǔn)空間濾波器圖像處理工具箱的標(biāo)準(zhǔn)空間濾波器 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 23 average disk guassian laplacian log motion prewitt sobel unsharp fspecial(average, r, c) 大小為大小為rc矩形平均值濾波器矩形平均值濾波器(33) fspecial(disk, r) 半徑為半徑為r的圓形平均值濾波器的圓形平均值濾波器(r=5) fspecial(guassian,

12、 r, c, sig) 為為rc高斯低通濾波器高斯低通濾波器(33, 0.5) fspecial(laplacian, alpha) 為為33拉普拉斯濾波器拉普拉斯濾波器(0 1, 0.5) fspecial(log, r, c, sig) 為為rc高斯高斯-拉普拉斯濾波器拉普拉斯濾波器(55, 0.5) fspecial(motion, len, theta) len個(gè)像素線性運(yùn)動(dòng)個(gè)像素線性運(yùn)動(dòng), 運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)方向?yàn)?theta的濾波器的濾波器(9, 0), size=1,9 fspecial(prewitt) 大小為大小為33的的Prewitt濾波器濾波器wv, wh = wv fspe

13、cial(sobel)大小為大小為33的的Sobel濾波器濾波器sv, sh = sv fspecial(unsharp, alpha)大小為大小為33的非銳化濾波器的非銳化濾波器(0 1, 0.2) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 24 3.5 圖像處理工具箱的標(biāo)準(zhǔn)空間濾波器圖像處理工具箱的標(biāo)準(zhǔn)空間濾波器 22 2 22 ( , )( , ) ( , ) f x yf x y f x y xy ),(2), 1(), 1( 2 2 yxfyxfyxf x f 2 (1, )(1, )( ,1)( ,1)4 ( , )ff xyf xyf x yf x yf x y ),(2) 1,() 1,( 2 2 yxfyxfyxf y f 因而有因而有: 函數(shù)函數(shù) f (x, y) 的拉普拉斯算子定義為的拉普拉斯算子定義為 二階導(dǎo)數(shù)的通用數(shù)字近似為二階導(dǎo)數(shù)的通用數(shù)字近似為 和和 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 25