遙感圖像處理_圖像增強

1、遙感圖像處理遙感圖像處理- -圖像增強圖像增強 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所概述概述n 圖象增強是指對圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、對比度進行強調(diào)或尖銳化，以便于顯示、觀察或進一步地分析與處理。n 圖像增強不以圖像保真度為原則，不增加圖像數(shù)據(jù)中的相關(guān)信息，而是有選擇的突出某些對人或機器分析感興趣的信息，抑制一些無用信息，以提高圖像的使用價值。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所概述概述n點運算y灰度變換法、直方圖變換法n空間域濾波y噪聲平滑、圖像銳化n頻率域濾波y高通濾波、低通濾波、同態(tài)濾波n彩色增強y假彩色變換、偽彩色變換 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所1、點運算 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所點運算點運算n點運算是

2、把圖像中的每一像元值，按照特定的數(shù)學(xué)變換模式轉(zhuǎn)換成輸出圖像的一個新的亮度值。y灰度變換法 線性變換對數(shù)變換指數(shù)變換y直方圖調(diào)整法 直方圖均衡化直方圖匹配 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所灰度變換法灰度變換法（一)線性灰度變換 當(dāng)圖象成象時曝光不足或過度, 或由于成象設(shè)備的非線性和圖象記錄設(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，使圖象中的細節(jié)分辨不清。這時可將灰度范圍線性擴展。 設(shè)f(x,y)灰度范圍為a,b，g(x,y)灰度范圍為c,d：ayxfcbyxfacayxfabcdbyxfdyxg),(),(),(),(),( 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所線性灰度變換線性灰度變換0f(x,y)g(x,

3、y)abcd 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所灰度變換法灰度變換法（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.ayxfyxfacbyxfacayxfabcdMyxfbdbyxfbMdMyxgffg),(0),(),(),(),(),(),( 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所分段線性灰度變換分段線性灰度變換0f(x,y)g(x,y)bcdaMfMg 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所灰度變換法灰度變換法(三)非線性灰度變換 （1）對數(shù)變換cbyxfayxgln 1),(ln),(a,b,c是按需要可以調(diào)整的參數(shù)。 中國

4、科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所對數(shù)變換對數(shù)變換 低灰度區(qū)擴展，高灰度區(qū)壓縮。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所對數(shù)變換對數(shù)變換 （2）指數(shù)變換 1),(),(ayxfcbyxga,b,c是按需要可以調(diào)整的參數(shù)。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所指數(shù)變換指數(shù)變換高灰度區(qū)擴展，低灰度區(qū)壓縮。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所原始圖象 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所非線性灰度變換對數(shù)效應(yīng) 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所非線性灰度變換指數(shù)效應(yīng) 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所分段線性化出現(xiàn)假輪廓 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所原始圖象 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所非線性亮度變換對數(shù)效應(yīng) 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所非線性亮度變換指數(shù)效應(yīng) 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖

5、調(diào)整法直方圖調(diào)整法- -直方圖直方圖直方圖:表示數(shù)字圖象中的每一灰度級與其出現(xiàn)的頻率(該灰 度級的象素數(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)。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖直方圖 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖直方圖 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖直方圖 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖直方圖 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n直方圖均衡化是將原圖象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象。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所連續(xù)灰度的直連續(xù)灰度的直方圖方圖非均勻分布非均勻分布 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所連續(xù)灰度的直連續(xù)灰度的

6、直方圖方圖均勻分布均勻分布 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化目標(biāo)目標(biāo)n圖象均衡化處理后，圖象的直方圖是平直的，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，圖象看起來就更清晰了。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n 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0r1中，T(r)是單調(diào)遞增函數(shù)，且0T(r)1；2. 反變換r=T-1(s),T-1(s)也為單調(diào)遞增函數(shù)，0s1。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n 考

7、慮到灰度變換不影響象素的位置分布，也不會增減象素數(shù)目。所以有：)(1)()(000rTsdsdsspdrrprssrdrrprT0) 12()()( 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n應(yīng)用到離散灰度級，設(shè)一幅圖象的象素總數(shù)為n，分L個灰度級。 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 其中0rk1，k=0,1,2,.,L-1 形式為：)22()()(00kjkjjjkknnrprTs 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n例：設(shè)圖象有64*64=4096個象素，有8個灰度級，灰度分布如表所示。進行直方圖均衡化。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7

8、r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk) 0.190.250.210.160.080.060.030.02算例 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n1. 由（2-2）式計算sk。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk) 0.190.250.210.160.080.060.030.02sk計算計算 0.190.440.650.810.890.950.981.00 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均

9、衡化方圖均衡化2. 把計算的sk就近安排到8個灰度級中。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk) 0.190.250.210.160.080.060.030.02sk計算計算 0.190.440.650.810.890.950.981.00sk舍入舍入 1/73/75/76/76/7111 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n3. 重新命名sk，歸并相同灰度級的象素數(shù)。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 n

10、k 790102385065632924512281p(rk) 0.190.250.210.160.080.060.030.02sk計算計算 0.190.440.650.810.890.950.981.00sk舍入舍入 1/73/75/76/76/7111sk nsk 7901023850985448p(sk) 0.190.250.210.240.11 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n均衡化前后直方圖比較 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直直方圖均衡化方圖均衡化n 直方圖均衡化實質(zhì)上是減少圖象的灰度級以換取對比度的加大。在均衡過程中，原來的直方圖上頻數(shù)較小的灰度級被歸入很少幾個或一個

11、灰度級內(nèi)，故得不到增強。若這些灰度級所構(gòu)成的圖象細節(jié)比較重要，則需采用局部區(qū)域直方圖均衡。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖均衡化灰度動態(tài)范圍擴展 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖匹配直方圖匹配n 修改一幅圖象的直方圖，使得它與另一幅圖象的直方圖匹配或具有一種預(yù)先規(guī)定的函數(shù)形狀。n目標(biāo)：突出我們感興趣的灰度范圍，使圖象質(zhì)量改善。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所連續(xù)灰度的直連續(xù)灰度的直方圖方圖原圖原圖 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所連續(xù)灰度的直連續(xù)灰度的直方圖方圖規(guī)定規(guī)定 中國科學(xué)院

12、遙感應(yīng)用研究所直直方圖規(guī)定化方圖規(guī)定化目標(biāo)目標(biāo) 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖匹配直方圖匹配n 令P(r) 為原始圖象的灰度密度函數(shù)，P(z)是期望通過匹配的圖象灰度密度函數(shù)。對P(r) 及P(z) 作直方圖均衡變換，通過直方圖均衡為橋梁，實現(xiàn)P(r) 與P(z) 變換。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖匹配直方圖匹配n步驟：（1）由 各點灰度由 r映射成s。 （2）由 各點灰度由 z映射成v。rrdrrprTs010)()(zzdzzpzGv010)()( 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖匹配直方圖匹配（3）根據(jù)v=G(z), z=G-1(v) 由于v, s有相同的分布,逐一取v=s，求出與r對

13、應(yīng)的z=G-1(s)。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖匹配直方圖匹配n離散灰度級情況：由（1）、（2）計算得兩張表，從中選取一對, ，使，并從兩張表中查得對應(yīng)的rj，zk。于是，原始圖象中灰度級為的所有象素均映射成灰度級。最終得到所期望的圖象。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所直方圖匹配直方圖匹配originalDesired histogramAfterHistogram Matching (Specification) 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所2、空間域濾波 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所空間卷積運算空間卷積運算Rw1w2w3w4w5w6w7w8w9z1z2z3z4z5z6z7z8z9= w1z1 +

14、w2z2 + . +w9z9Replacewith 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所圖像平滑圖像平滑 圖象在傳輸過程中，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，而造成圖象毛糙，此時，就需對圖象進行平滑處理。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所平均值濾波平均值濾波n當(dāng)所用的平滑模板尺寸增大時，對噪聲的消除有所增強。不過同時所得到的圖像越模糊，細節(jié)的銳化程度逐步減弱。111111111(1/9)* 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所平均值濾波平均值濾波均值濾波器Mean 5x5原始圖象Mean 11x11 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所平均值濾波平均值濾波n通過選擇領(lǐng)域大小、形狀和方向，參加平均的點數(shù)以及各點的權(quán)重系數(shù)

15、來設(shè)計模板。n必須保證全部權(quán)系數(shù)之和為單位值。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值濾波中值濾波n 在鄰域平均法中，是將nn局部區(qū)域中的灰度的平均值作為區(qū)域中央象元的灰度值。而在中值濾波中，是把局部區(qū)域中灰度的中央值作為區(qū)域中央象元的值。n如，在33區(qū)域內(nèi)進行中值濾波，是將區(qū)域內(nèi)9個灰度值按由小到大排列，從小的一方開始的第5個值即為中央象元的值。 ),(),(yxofmedianyxg 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值濾波中值濾波-算例算例取3X3窗口例例例例例例207205208201202206198200212207205208201205206198200212從小到大排列，取中間值2122082

16、07206205202201200198 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值濾波中值濾波-算例算例取N=3例例例例例例1201102009080200顯然是個噪聲。n適合去除椒鹽噪聲。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值濾波中值濾波-算例算例取N=3例例例例例例1201102009080200顯然是個噪聲。80 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值濾波中值濾波-算例算例80取N=3例例例例例例1201102009080200顯然是個噪聲。9080 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值濾波中值濾波-算例算例取N=3例例例例例例1201102009080200顯然是個噪聲。11090809080 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值

17、濾波中值濾波-算例算例1201109080取N=3例例例例例例1201102009080200顯然是個噪聲。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值濾波中值濾波-算例算例取N=3例例例例例例1201102009080200顯然是個噪聲。110908012011090801201201109080濾波后，200被去除。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所中值濾波中值濾波n當(dāng)領(lǐng)域內(nèi)的像元數(shù)為奇數(shù)時，取排序后的中間像元值；當(dāng)領(lǐng)域內(nèi)的像元數(shù)為偶數(shù)時，取排序后的中間兩像元的平均值。n中值濾波是一種非線性濾波，其突出優(yōu)點是在消除噪聲的同時，還能防止邊緣模糊。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感

18、應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所圖像銳化圖像銳化n 圖象銳化目的：加強圖象輪廓，使圖象看起來比較清晰。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法n考察正弦函數(shù) ，它的微分 。微分后頻率不變，幅度上升2a倍。n空間頻率域愈高，幅度增加就愈大。這表明微分可以加強高頻成分，從而使圖像輪廓變清晰。ax2sinaxa2cos2 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法n 最常用的微分方法是梯度法。設(shè)圖象函數(shù)為f (x,y)，它的梯度 (Gradient)是一個向量，定義為：yfxfyxf),(G梯度的幅度：22)()(),(yfxfyxfG梯度的幅角：/1xfyftgM 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法

19、n 在(x,y)點處的梯度方向是f (x,y)在這點變化率最大的方向，而其長度則等于f (x,y) 的最大變化率，即：2122),(yfxfyxfG 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法n為方便起見，以后把梯度長度也簡稱為梯度。n對數(shù)字圖象，用差分來近似微分。n兩種常用差分算法（1）典型梯度算法2122) 1,(),(), 1(),(),(yxfyxfyxfyxfyxfG典型梯度算法), 1() 1,(),(yxfyxfyxf 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法n（2）羅伯茨（Roberts）梯度算法2122) 1,(), 1() 1, 1(),(),(

20、yxfyxfyxfyxfyxfG羅伯茨梯度算法) 1, 1(), 1() 1,(),(yxfyxfyxfyxf 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法n上述二算法運算較費時。為更適合計算機實現(xiàn)，采用絕對差分算法：) 1,(),(), 1(),(),(yxfyxfyxfyxfyxfG) 1,(), 1() 1, 1(),(),(yxfyxfyxfyxfyxfG及 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法n注：對NxN數(shù)字圖象，不可能在最后一行(x=N)和最后一列(y=N)象素上計算梯度值。一種補救辦法：用前一行(x=N-1)和前一列(y=N-1)對應(yīng)象素的梯度值。n某象素上的梯度值是該象素與相鄰象素的

21、灰度差值的單調(diào)遞增函數(shù)。n圖象輪廓上，象素灰度有陡然變化，梯度值很大。n圖象灰度變化平緩區(qū)域，梯度值很小。n等灰度區(qū)域，梯度值為零. 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所微分法微分法 哪一個梯度大？ 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所常見的梯度算子模板常見的梯度算子模板1-11-1Roberts-11-11-11111-1-1-1Prewitt-11-22-11121-1-2-1Sobel1-11-1水平、垂直梯度 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所常見的梯度算子模板常見的梯度算子模板n 從上面可知，Sobel算子、 Prewitt算子不像普通梯度算子那樣用兩個像素之差值，而用兩列或兩行加權(quán)和之差值，其優(yōu)點為： y由于引入了

22、平均因素，因而對圖像中的隨機噪聲有一定的平滑作用 y由于它是相隔兩行或兩列的差分，故邊緣兩側(cè)的象元得到了增強，邊緣顯得粗而亮。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所水平、垂直梯度Roberts梯度Sobel梯度 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所二階微分二階微分拉普拉斯算子拉普拉斯算子n拉普拉斯算子處理是常用的邊緣增強處理算子，它是各拉普拉斯算子處理是常用的邊緣增強處理算子，它是各向同性的二階導(dǎo)數(shù)：向同性的二階導(dǎo)數(shù)：n對數(shù)字圖像來講，對數(shù)字圖像來講， 的二階偏導(dǎo)數(shù)可表示為的二階偏導(dǎo)數(shù)可表示為：22222fffxy( , )f x y22( , )(1, )( , ) (1, )( , ) ( , )(1, )(1,

23、 )(1, )2 ( , )xxf x yf ijf i jxf ijf i jf i jf ijf ijf ijf i j22( , )( ,1)( ,1)2 ( , )f x yf i jf i jf i jy 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所二階微分二階微分拉普拉斯算子拉普拉斯算子n為此，拉普拉斯算子為：以模板形式表示為： ),(4) 1,() 1,(), 1(), 1(22222jifjifjifjifjifyfxff010141010n 可見數(shù)字圖像在某點的拉普拉斯算子，可以由中心像素點灰度級值和鄰域像素灰度級值通過加減運算來求得。n 邊緣檢測另一方法：用原圖像的值減去模板運算結(jié)果的整倍數(shù)，

24、即： ),(),(),(2yxfkyxfyxg 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所二階微分二階微分拉普拉斯算子拉普拉斯算子拉普拉斯算子114111h115112h 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所3、頻率域濾波 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所頻域圖象增強與濾波頻域圖象增強與濾波 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所頻域濾波法頻域濾波法n前面已經(jīng)講過，空域濾波是建立在卷積運算的基礎(chǔ)上，即n其中g(shù)(x,y)為原圖像函數(shù)，h(x,y)為濾波函數(shù)，f(x,y)為濾波后的期望圖像。如果令 n則根據(jù)卷積定理有),(*),(),(yxhyxgyxf),(),(),(),(),(),(vuFyxfvuHyxhvuGyxg),(),(),(vuH

25、vuGvuF這就是頻率域濾波的基本算式。其中這就是頻率域濾波的基本算式。其中H(u,v)叫叫做濾波器的做濾波器的傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)，或叫做或叫做濾波器。濾波器。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所頻域濾波法頻域濾波法n頻域濾波法是建立在Fourier變換與卷積定理基礎(chǔ)上。n在G(u,v)給定的條件下，期望圖像f(x,y)的效果決定于H(u,v)的選取。n按照選取的H(u,v)的性質(zhì)，常用頻域法分為：低通濾波、高通濾波。 n頻域濾波處理過程如下圖所示:FFTH(u,v)IFFTg(x,y)G(u,v)F(u,v)f(x,y) 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所頻域低通濾波法頻域低通濾波法n頻域低通濾波法是一種頻域處理

26、法。n對于一幅圖像，它的邊緣、躍變部分以及噪聲都是圖像的高頻成分，而大面積的背景區(qū)和慢變部分則是圖像的低頻成分，用頻域低通濾波法除去其高頻分量就能去掉噪聲，使圖像平滑。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所常用的幾種低通濾波器常用的幾種低通濾波器- -理想低通濾波器（理想低通濾波器（ILPFILPF）n（1）理想低通濾波器00),(0),(1),(DvuDDvuDvuH其中為截止頻率；為頻率平面原點到點(u,v)的距離。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所理想低通濾波器（理想低通濾波器（ILPFILPF）理想濾波器的難處 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所理想低通濾波器（理想低通濾波器（ILPFILPF）n理想低通濾波器平滑

27、處理的概念是清楚的，但它在處理中會產(chǎn)生較嚴(yán)重的模糊和振鈴現(xiàn)象。n正是由于理想低通濾波器存在此“振鈴”現(xiàn)象，使其平滑效果下降，為此我們將介紹其它的低通濾波器。 ILPFH(u,v)D01ILPF特性曲線 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所理想低通濾波器（理想低通濾波器（ILPFILPF）widthimageD_*2 . 00widthimageD_*3 . 00ILPF 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所巴特沃思低通濾波器巴特沃思低通濾波器n（2）巴特沃思低通濾波器nnDvuDDvuDvuH2020),(414. 011),()12(11),(D(u,v)=D0，H(u,v)降為最大值的 。n為階數(shù)。21 中國科學(xué)

28、院遙感應(yīng)用研究所巴特沃思低通濾波器巴特沃思低通濾波器n巴特沃思低通濾波器又稱為最大平坦濾波器。n它與理想低通濾波器不同，它的通帶與阻帶之間沒有明顯的不連續(xù)性。n因此，它沒有“振鈴”現(xiàn)象發(fā)生，模糊程度減小，但從它的傳遞函數(shù)特性曲線H(u,v)可以看出，在它的尾部保留有較多的高頻，所以對噪聲的平滑效果不如理想低通濾波。BLPFD(u,v)H(u,v)1123BLPF特性曲線 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所巴特沃思低通濾波器巴特沃思低通濾波器3_*2 . 00nwidthimageD3_*3 . 00nwidthimageDBLPF 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所指數(shù)形低通濾波器指數(shù)形低通濾波器n（3）指數(shù)形低

29、通濾波器),(347. 0exp),()21expln(),(00nnDvuDDvuDvuHD(u,v)=D0，H(u,v)降為最大值的 。n為階數(shù)。21 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所指數(shù)形低通濾波器指數(shù)形低通濾波器n由于指數(shù)濾波器具有比較平滑的過渡帶，為此平滑后的圖像沒有振鈴現(xiàn)象，而它與BLPF相比，它具有更快的衰減特性，所以經(jīng)ELPF濾波后的圖像比BLPF處理的圖像稍微模糊一些。ELPFH(u,v)123ELPF特性曲線 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所指數(shù)形低通濾波器指數(shù)形低通濾波器3_*2 . 00nwidthimageD3_*3 . 00nwidthimageDELPF 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所

30、梯形低通濾波器梯形低通濾波器1101010),(0),()(),(),(1),(DvuDDvuDDDDDvuDDvuDvuH（4）梯形低通濾波器在規(guī)定D0和D1時，要滿足D0D1的條件。H(u,v)D(u,v)D01D1TLPF特性曲線 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所梯形低通濾波器梯形低通濾波器widthimagedwidthimaged_*4 . 0_*1 . 010widthimagedwidthimaged_*5 . 0_*3 . 010TLPF 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所四種濾波器的性能四種濾波器的性能類別振鈴現(xiàn)象圖像模糊程度噪聲平滑效果ILPFBLPFELPFTLPF嚴(yán)重?zé)o無較輕嚴(yán)重很輕較輕

31、輕最好一般一般好 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所高通濾波法高通濾波法n 圖像中的邊緣或線條與圖像頻譜中的高頻成分相對應(yīng)，因此采用高通濾波器讓其高頻順利通過，使圖像的邊緣或線條變得清楚，實現(xiàn)圖像的銳化。n 頻域高通濾波與頻域低通濾波也一樣，只是其濾波傳遞函數(shù)不同而已。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所常用的幾種低通濾波器常用的幾種低通濾波器- -理想高通濾波器（理想高通濾波器（ILPFILPF）（1）理想高通濾波器00),(1),(0),(DvuDDvuDvuH 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所巴特沃思高通濾波器巴特沃思高通濾波器（2）巴特沃思高通濾波器nnvuDDvuDDvuH2020 ),(414. 011 ),

32、()12(11),( 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所指數(shù)形高通濾波器指數(shù)形高通濾波器（3）指數(shù)形高通濾波器),(347. 0exp),()21expln(),(00nnvuDDvuDDvuH 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所梯形高通濾波器梯形高通濾波器（4）梯形高通濾波器0011011),(1),(),(),(0),(DvuDDvuDDDDDvuDDvuDvuH 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所常用的幾種高通濾波器常用的幾種高通濾波器理想高通濾波D0=0.01 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所常用的幾種高通濾波器常用的幾種高通濾波器Butterworth高通濾波D0=0.01n=3 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所常用的幾種高通濾

33、波器常用的幾種高通濾波器指數(shù)高通濾波D0=0.01n=3 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所常用的幾種高通濾波器常用的幾種高通濾波器梯形高通濾波D0=0.03D1=0.01 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波n若物體受到照度明暗不勻的時候，圖象上對應(yīng)照度暗的部分，其細節(jié)就較難辨別。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波 照度 ,反射系數(shù) 。),(yxi),(yxr 同態(tài)濾波的目的：消除不均勻照度的影響而又不損失圖象細節(jié)。),(),(),(yxryxiyxf 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波依據(jù)： 圖象的

34、灰度由照射分量和反射分量合成。反射分量反映圖象內(nèi)容，隨圖象細節(jié)不同在空間上作快速變化。照射分量在空間上通常均具有緩慢變化的性質(zhì)。 照射分量的頻譜落在空間低頻區(qū)域，反射分量的頻譜落在空間高頻區(qū)域。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波步驟步驟( , )ln( , )ln ( , )ln ( , )z x yf x yi x yr x y ( , )ln ( , )ln ( , )F z x yFi x yFr x y(1)(2)( , )( , )( , )Z u vI u vR u v 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波步驟步驟（3) 確定H(u,v)。( , )( , ) ( ,

35、)( , ) ( , )S u vH u v I u vH u v R u v 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波步驟步驟1( , )( , ) ( , )i x yFH u v I u v1( , )( , ) ( , )r x yFH u v R u v0( , )exp ( , )i x yi x y(4) (5)0( , )exp ( , )r x yr x y00( , )( , ) ( , )g x yi x y r x y 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所同態(tài)濾波同態(tài)濾波流程圖流程圖lnFFTH(u,v)FFT-1expf(x,y)g(x,y) 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院

36、遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所4、彩色增強 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所彩色增強彩色增強n 亮度值的變化可以改善圖像的質(zhì)量，但就人眼對圖像的觀察能力而言，一般正常人眼只能分辨20級左右的亮度級，而對彩色的分辨能力則可達100多種，遠遠大于對黑白亮度值的分辨能力。不同的彩色變換可大大增強圖像的可讀性。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所彩色增強彩色增強把黑白圖象處理成彩色圖像的過程稱為偽彩色圖象。把真實的自然彩色圖象或遙感多波段圖象處理成彩色圖像的過程稱為假彩色圖象處理。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所

37、偽彩色處理偽彩色處理一灰度分層法把黑白圖像的灰度級分成若干層次，在每個層次上賦予顏色，則可得到圖像的偽彩色圖像。1( , ), ( , ), 1,2,iiif x yClf x ylik 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所偽彩色處理偽彩色處理二. 灰度變換法 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所偽彩色處理偽彩色處理常用的變換關(guān)系式：43)(4434404LffLLfLLLfffG43432)2(420LfLLfLLfLffR4L43L2LL0L紅紅4L43L2LL0L綠綠4L43L2LL0L藍藍2024)2(440LfLfLfLLfLfB 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所偽彩色增強偽彩色增強原始圖像原始圖像偽彩色增強結(jié)果圖

38、像偽彩色增強結(jié)果圖像 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所遙感圖像處理單波段彩色增強的意義遙感圖像處理單波段彩色增強的意義n區(qū)分出地物的類別。y例如在紅外波段，水體的吸收很強，在圖像上表現(xiàn)為接近黑色，這時若取低亮度值為分割點并以某種顏色表現(xiàn)則可以分離出水體；y砂地反射率高，取較高亮度為分割點，可以從亮區(qū)以彩色分離出砂地。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所假彩色處理假彩色處理n 把真實的自然彩色圖象或遙感多光譜圖象處理成假彩色圖象。1. 景物映射成奇異彩色，比本色更引人注目。2. 適應(yīng)人眼對顏色的靈敏度，提高鑒別能力。如人眼對綠色亮度響應(yīng)最靈敏，可把細小物體映射成綠色。人眼對藍光的強弱對比靈敏度最大?？砂鸭毠?jié)豐富的

39、物體映射成深淺與亮度不一的藍色。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所假彩色處理假彩色處理假彩色處理假彩色處理fffgggBGRBGR333222111n真彩色圖象處理成假彩色圖象表示為： 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所假彩色處理假彩色處理3. 遙感多光譜圖象處理成假彩色，以獲得更多信息。y 根據(jù)加色法彩色合成原理，選擇遙感影像的某三個波段，分別賦予紅、綠、藍三種原色，就可以合成彩色影像。由于原色的選擇與原來遙感波段所代表的真實顏色不同，因此生成的合成色不是地物真實的顏色，因此這種合成叫做假彩色合成。y 因多波段圖像在獲取時會受到大氣吸收、散射等影響，一般藍波段損失嚴(yán)重，在彩色合成時要由其他波段（包括非可見光波段）代替，不可能得到與自然景色相同的真彩色圖像，故將其稱為假彩色合成。 中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所假彩色處理假彩色處理n多波段影像合成時，方案的選擇十分重要，它決定了彩色影像能否顯示較豐富的地物信息或突出某一方面的信息。n