第八講-圖像增強(qiáng)課件

1、圖像增強(qiáng)方法分類 圖像增強(qiáng)的定義 圖像增強(qiáng)的目的 圖像增強(qiáng)的技術(shù)方法圖像增強(qiáng)的定義按我們的需要突出一幅圖像中的某些“有用”信息，同時(shí)削弱另外一些“無(wú)用”信息的圖像處理方法。圖像增強(qiáng)（突出邊界）圖像增強(qiáng)的目的 通過(guò)對(duì)圖像的處理，使圖像比處理前更適合一個(gè)特定的應(yīng)用。也就是為了某種應(yīng)用目的去改善圖像的質(zhì)量。1. 改善圖像的視覺(jué)效果。2. 突出圖像的特征，便于計(jì)算機(jī)處理。圖像增強(qiáng)的技術(shù)方法 主要有空域處理法和頻域處理法（1）空域處理法：直接在圖像所在的二維空間進(jìn)行處理，即直接對(duì)每一像元的灰度值進(jìn)行處理。（2）頻域處理法：將圖像從空間域變換到頻率域?qū)D像進(jìn)行處理?？臻g域空間域圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)頻率域頻率域

2、灰度變換灰度變換空域?yàn)V波空域?yàn)V波直接灰度變換直接灰度變換直方圖修正法直方圖修正法圖像的代數(shù)運(yùn)算圖像的代數(shù)運(yùn)算圖像平滑圖像平滑圖像銳化圖像銳化高通濾波高通濾波低通濾波低通濾波帶通、帶阻濾波帶通、帶阻濾波空間域?yàn)V波增強(qiáng)技術(shù)一、定義： 空間域?yàn)V波是基于鄰域處理的增強(qiáng)方法，它應(yīng)用某一模板對(duì)每個(gè)像元與其周圍鄰域的所有像元進(jìn)行某種數(shù)學(xué)運(yùn)算得到該像元的新的灰度值，新的灰度值的大小不僅與該像元的灰度值有關(guān)，而且還與其鄰域內(nèi)的像元的灰度值有關(guān)。二、方法： 常用的有圖像平滑和圖像銳化圖像平滑圖像平滑圖像銳化圖像銳化空間域?yàn)V波增強(qiáng)技術(shù)空間域?yàn)V波增強(qiáng)技術(shù)鄰域平均法鄰域平均法中值濾波中值濾波梯度法梯度法拉普拉斯算子拉普

3、拉斯算子一、背景 圖像在傳輸過(guò)程中，由于傳輸信道、采樣系統(tǒng)質(zhì)量較差，或受各種干擾的影響，而造成圖像毛糙，此時(shí)，就需對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理。二、圖像噪聲的來(lái)源及特點(diǎn) A.通道噪聲：產(chǎn)生于圖像信息的傳遞中，其值與圖像信號(hào)的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)?，F(xiàn)象：“雪花” B.量化噪聲：灰度在量化過(guò)程中，不可避免的產(chǎn)生量化噪聲。 C.特點(diǎn)：噪聲像素的灰度是空間不相關(guān)的，即它與鄰近像素顯著不同。 圖像平滑濾波技術(shù) 圖像平滑濾波技術(shù)二、定義及用途： 平滑濾波對(duì)圖像的低頻分量進(jìn)行增強(qiáng)，同時(shí)可以削弱圖像的高頻分量，因此一般用于消除圖像中的隨機(jī)噪聲，從而起到圖像平滑的作用。 鄰域平均法是簡(jiǎn)單的空域處理方法。這種方法的基本思想是用幾個(gè)像素

4、灰度的平均來(lái)代替一個(gè)像素原來(lái)的灰度值，實(shí)現(xiàn)圖像的平滑 有一幅圖像：MNSf(x,y)在圖像中為了獲取f(x,y)的新值則開一個(gè)MN的窗口S窗口S就稱為f(x,y)的鄰域我們可以根據(jù)窗口內(nèi)各點(diǎn)的灰度確定f(x,y)的新值。鄰域平均法常見的方法有：(1)簡(jiǎn)單平均法：SvuvufNMyxf),(),(1),(在此算法中，M,N的值不宜過(guò)大，因?yàn)镸,N值的大小對(duì)速度有直接影響，且M,N值越大變換后的圖像越模糊,特別是在邊緣和細(xì)節(jié)處。設(shè)圖像像素的灰度值為f(x,y)，取以其為中心的MN大小的窗口，用窗口內(nèi)各像素灰度值代替f(x,y)的值，即：噪聲是隨機(jī)不相關(guān)的，如果窗口內(nèi)各點(diǎn)的噪聲是獨(dú)立等分布的，經(jīng)過(guò)這

5、種方法平滑后，信噪比可提高 倍。MN平滑可以抑制高頻成分，但也使圖像變得模糊。(2)鄰域加權(quán)平均方法鄰域加權(quán)平均法也屬于空域?yàn)V波增強(qiáng)算法，它是利用模板卷積的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)原圖的濾波，可表示為：),(),(vufWyxgW稱為模板MNWf(x,y)鄰域加權(quán)平均法舉例：將模板上系數(shù)與模板下對(duì)應(yīng)像素的灰度值相乘；將所有乘積相加，并除以系數(shù)總和；將模板在圖中漫游，并將模板中心與圖中某像素點(diǎn)重合；用所得結(jié)果代替原中心點(diǎn)的值；MNWf(x,y) 前面使用的鄰域平均法屬于低通濾波的處理方法。它在抑制噪聲的同時(shí)使圖像變得模糊，即圖像的細(xì)節(jié)(例如邊緣信息)被削弱，如果既要抑制噪聲又要保持細(xì)節(jié)可以使用中值濾波。將窗口

6、在圖中移動(dòng)；讀取窗口內(nèi)各對(duì)應(yīng)像素的灰度值；將這些灰度值從小到大排成1列；找出這些值里排在中間的1個(gè)；MNSf(x,y)將這個(gè)中間值賦給對(duì)應(yīng)窗口中心位置的像素。工作步驟取3X3窗口207205208201202206198200212207205208201205206198200212212208207206205202201200198從小到大排列，取中間值中值濾波的一些特性 (1) 對(duì)大的邊緣高度，中值濾波較鄰域均值好得多，而對(duì)于較小邊緣高度，兩種濾波只有很少差別。（2） 中值濾波是非線性的。 （3） 中值濾波在抑制圖像椒鹽噪聲方面甚為有效。且運(yùn)算速度快，便于實(shí)時(shí)處理。（4） 中值濾波去除

7、孤立線或點(diǎn)干擾，而保留空間清晰度較平滑濾波為好；但對(duì)高斯噪聲則不如平滑濾波。鄰域平均和中值濾波的比較含均勻隨機(jī)噪聲含均勻隨機(jī)噪聲3 3鄰域平均鄰域平均7 7鄰域平均鄰域平均11 11鄰域平均鄰域平均3 3中值濾波中值濾波5 5中值濾波中值濾波中值定理的應(yīng)用方法中值定理的應(yīng)用方法 圖像銳化濾波技術(shù)一、目的 圖像經(jīng)轉(zhuǎn)換或傳輸后，質(zhì)量可能下降，難免有些模糊。圖像銳化目的：加強(qiáng)圖像輪廓，使圖像看起來(lái)比較清晰。二、方法 圖像銳化濾波技術(shù) 考察正弦函數(shù) ，它的微分 。微分后頻率不變，幅度上升2a倍。ax2sinaxa2cos2 空間頻率愈高，幅度增加就愈大。這表明微分是可以加強(qiáng)高頻成分的，從而使圖像輪廓變

8、清晰。最常用的微分方法是梯度法和拉普拉斯算子 圖像輪廓上，像素灰度有陡然變化，梯 度值很大。圖像灰度變化平緩區(qū)域，梯度值很小。等灰度區(qū)域，梯度值為零。 頻域增強(qiáng)的原理頻率平面與圖像空域特性的關(guān)系 圖像變化平緩的部分靠近頻率平面的圓心，這個(gè)區(qū)域?yàn)榈皖l區(qū)域 圖像中的邊、噪音、變化陡峻的部分，以放射方向離開頻率平面的圓心，這個(gè)區(qū)域?yàn)楦哳l區(qū)域頻域?yàn)V波增強(qiáng) 頻域增強(qiáng)的原理邊、噪音、變化陡峭部分變化平緩部分uv頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域?yàn)V波增強(qiáng) 低通濾波器 高通濾波器 帶通、帶阻濾波器v 巴特沃思低通濾波器(BLPF)的特點(diǎn) 沒(méi)有明顯的跳躍 模糊程度減少和理想圓形低通濾波器相比 尾部含有較多的高頻，對(duì)噪聲的平滑效果不如理想低通濾波器。v指數(shù)低通濾波器(ELPF)的特點(diǎn) 有更加平滑的過(guò)渡帶，平滑后的圖像沒(méi)有跳躍現(xiàn)象 與BLPF相比