第6章 圖像增強(qiáng)

1、圖像增強(qiáng)空間域點(diǎn)運(yùn)算區(qū)域運(yùn)算灰度變換直方圖修正法彩色變換增強(qiáng)偽彩色增強(qiáng)假彩色增強(qiáng)同態(tài)濾波增強(qiáng)低通濾波高通濾波頻率域彩色增強(qiáng)代數(shù)運(yùn)算平滑銳化1111211111011H1212421211612H111101111813H0010041414141214HI1 = imread(g:Miss.bmp);I=imnoise(I1,salt & pepper); %對(duì)圖像加椒鹽噪聲imshow(I);h1= 0.1 0.1 0.1; 0.1 0.2 0.1; 0.1 0.1 0.1; %定義4種模板h2=1/16.*1 2 1;2 4 2;1 2 1;h3=1/8.*1 1 1;1 0 1;1 1

2、1;h4=1/2.*0 1/4 0;1/4 1 1/4;0 1/4 0;I2=filter2(h1,I); %用4種模板進(jìn)行濾波處理I3=filter2(h2,I);I4=filter2(h3,I);I5=filter2(h4,I);figure,imshow(I2,) %顯示處理結(jié)果figure,imshow(I3,)figure,imshow(I4,)figure,imshow(I5,)（a）有噪聲的圖像 （b）模板1處理的結(jié)果圖 （c）模板2處理的結(jié)果圖 （d）模板3處理的結(jié)果圖 （e）模板4處理的結(jié)果圖 平滑處理的例子 （d）用模板2處理后的圖像 （e）用模板3處理后的圖像（f）用模板

3、4處理后的圖像2）典型低通濾波器 a 理想低通濾波001 D,0 D,u vDH u vu vD2）典型低通濾波器 （a）指紋原圖 （b）頻率域增強(qiáng)后的指紋圖像 WlklnkmfMediannmg),(),(),(一維窗口圖 中值濾波的常用窗口（a） 原圖 （b）結(jié)果圖中值濾波 圖 K近旁均值濾波器圖 K近旁中值濾波器 圖 最小均方差濾波器模板其計(jì)算步驟如下（1）按上圖做出9個(gè)模板，計(jì)算出各自的方差。（2）選出方差為最小的模板（3）用該模板的灰度均值代替原像素的灰度值其均值和方差公式如下 iifNf1iffN22)(1均值降噪均值降噪LCI當(dāng)我們得到信號(hào)當(dāng)我們得到信號(hào)I I之后，必須對(duì)其進(jìn)行校

4、正，之后，必須對(duì)其進(jìn)行校正，使得后面處理的信息為使得后面處理的信息為L(zhǎng) L或估計(jì)的近似或估計(jì)的近似L L。IC L1/LC I 因此，校正的關(guān)鍵是確定值。IC LloglogIrLCn即logI與logL成線性關(guān)系。選線性區(qū)的斜率來計(jì)算值。tan4 46 69 99 99 95 54 46 68 86 66 68 80 08 87 78 89 95 50 07 75 59 95 58 80 0原始信息L=0.41 13 39 99 98 82 21 13 37 73 33 36 60 06 64 46 68 82 20 05 52 29 92 26 60 04 . 08 . 3LICCD的輸出

5、信息I 如果不進(jìn)行校正的話，會(huì)有如果不進(jìn)行校正的話，會(huì)有11/25=44% 11/25=44% 的數(shù)據(jù)畸變嚴(yán)重。的數(shù)據(jù)畸變嚴(yán)重。 從上面的數(shù)據(jù)規(guī)律可以看出，會(huì)導(dǎo)致對(duì)比度的減小。從上面的數(shù)據(jù)規(guī)律可以看出，會(huì)導(dǎo)致對(duì)比度的減小。LCI/1/1)/(ICCIL 在實(shí)際中，通常是根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的速查表來完成校正。 4 46 69 99 99 95 54 46 68 86 66 68 80 08 87 78 89 95 50 07 75 59 95 58 80 01 13 39 99 99 92 21 13 36 63 33 36 60 06 65 56 69 92 20 05 52 29 92 26 6

6、0 0CCD的輸出信息I1 13 39 99 98 82 21 13 37 73 33 36 60 06 64 46 68 82 20 05 52 29 92 26 60 0校正后的信息原始信息4 . 0/1)8 . 3/(IL =0.4 校正后的誤差為計(jì)算誤差，是不得已的，可忽略的誤差 值得注意的是：所得到的 值不一定準(zhǔn)確，那么我們來看一下， 值不準(zhǔn)確時(shí)，進(jìn)行校正后的圖像效果。111191111圖像空間域銳化1 1 目的目的: : 使邊緣和輪廓線模糊的圖像變得清晰，從而使其使邊緣和輪廓線模糊的圖像變得清晰，從而使其細(xì)節(jié)清晰。細(xì)節(jié)清晰。2 2 圖像銳化的方法圖像銳化的方法 1 1）微分運(yùn)算）微

7、分運(yùn)算 2 2）加重高頻分量來使圖像清晰）加重高頻分量來使圖像清晰3 3 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 能夠進(jìn)行銳化處理的圖像必須要求有較高的信噪能夠進(jìn)行銳化處理的圖像必須要求有較高的信噪比，否則圖像銳化后，圖像信噪比更低。比，否則圖像銳化后，圖像信噪比更低?？臻g域處理空間域處理: : 所謂空間域處理是直接在圖像域內(nèi)利用各種微分算所謂空間域處理是直接在圖像域內(nèi)利用各種微分算子實(shí)現(xiàn)圖像的邊緣增強(qiáng)。子實(shí)現(xiàn)圖像的邊緣增強(qiáng)。頻域處理：頻域處理：所謂頻域處理是所謂頻域處理是在頻域內(nèi)通過各種高通濾波器的濾在頻域內(nèi)通過各種高通濾波器的濾波處理來實(shí)現(xiàn)圖像的邊緣增強(qiáng)。波處理來實(shí)現(xiàn)圖像的邊緣增強(qiáng)。501001502002

8、5050100150200250 5010015020025050100150200250),(yxf),(yxyfxfGGfyx)( fmagf2122yxGG 2122)()(yfxf|yxGGf|)| |,max(|yxGGf ),(), 1(jifjifGx),() 1,(jifjifGy沿x和y方向的一階差分 Roberts差分 ( , ) |(1,1)( , )|(1, )( ,1)|g i jf ijf i jf ijf i j),(),(jifjig),(jig其他),(),(),(),(jifTjifjifjigGL其他),(),(,),(jifTjifLjigGBL其他,)

9、,(),(),(BLTjifjifjigBLGLBL其他,),(,),(BGLTjifLjigI = imread(g:Miss.bmp);imshow(I);BW1 = edge(I,roberts,0.1); %對(duì)輸入的圖像求Roberts梯度，然后進(jìn)行二值處理，閾值0.1figure, imshow(BW1); （a）原圖像 （b）結(jié)果圖Roberts梯度的銳化 ),(yxf22222yfxff) 1,() 1,(), 1(), 1(),(4),(jifjifjifjifjifjigkkrllsNjisrHsjrifjig1, 2 , 1 , 0,),(),(),(),(srH01014

10、10101H) 1, () 1, (), 1(), 1(), (5), (j i fj i fji fji fj i fj i g0101510101H【例】【例】應(yīng)用拉普拉斯算子進(jìn)行圖像銳化處理。解解: 程序如下I = imread(g:Miss.bmp);imshow(I);h=0 -1 0;-1 4 -1;0 -1 0;I2=imfilter(I,h);figure,imshow(I2);銳化處理的結(jié)果見下圖（a）原圖像 （b）結(jié)果圖圖 拉普拉斯算子的銳化 1111811112H1212421213H0101510104H2122yxddS)1, 1(), 1(2) 1, 1()1, 1

11、(), 1(2) 1, 1(jifjifjifjifjifjifdx)1, 1() 1, (2) 1, 1()1, 1() 1, (2) 1, 1(jifjifjifjifjifjifdy用模板來表示 101202101xd121000121yd2122yxpddSyxdd ,101101101xd111000111yd2122yxIddSyxdd ,101202101xd121000121yd解解 采用Sobel算子和Prewitt算子進(jìn)行處理。MATLAB的程序如下：I = imread(g:Miss.bmp);imshow(I);hs=fspecial(sobel);S=imfilter

12、(I,hs);hp=fspecial(prewitt)P=imfilter(I,hp);figure,imshow(S,);figure,imshow(P,);（a）Lena 原圖 (b)Sobel算子 （c）Prewitt算子銳化結(jié)果 人眼只能區(qū)分40多種不同等級(jí)的灰度，卻能區(qū)分幾千種不同色度、不同亮度的色彩。 偽彩色處理就是把黑白圖像的灰度值映射成相應(yīng)的彩色。（一）灰度分層法(密度分層法)kilyxflCyxfiii, 2 , 1 ,),( ,),(1（二）灰度變換法),(),(),(),(),(),(yxfTyxByxfTyxGyxfTyxRBGRLLL/43L/4L/20GBR2552

13、550 63 127 191 2550 63 127 191 255 f fg gR R2552550 63 127 191 2550 63 127 191 255 f fg gG G255255f fg gB B0 63 127 191 2550 63 127 191 255 把真實(shí)的自然彩色圖像或遙感多光譜圖像處理成假彩色圖像。（1）景物映射成奇異彩色，比本色更引人注目。（2）適應(yīng)人眼對(duì)顏色的靈敏度，提高鑒別能力。 如人眼對(duì)綠色亮度響應(yīng)最靈敏，可把細(xì)小物體映射成綠色。人眼對(duì)藍(lán)光的強(qiáng)弱對(duì)比靈敏度最大?？砂鸭?xì)節(jié)豐富的物體映射成深淺與亮度不一的藍(lán)色。（3）遙感多光譜圖像處理成假彩色，以獲得更多信息。 真彩色圖像處理成假彩色圖像：fffgggBGRBGR333222111例：例：fffgggBGRBGR010001100 遙感四波段圖像處理成假彩色圖像： , , , , , , , , ,432143214321fff