數(shù)字圖像處理：Ch3 灰度變換與空間濾波-3

1、Ch3 灰度變換與空間濾波本章學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握基于灰度變換與空間濾波實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)的方法。3.1 背景知識(shí) 3.2 基本灰度變換函數(shù)3.3 直方圖處理 (繼續(xù))3.4 空間域?yàn)V波基礎(chǔ)3.5 平滑空間濾波器3.6 銳化空間濾波器空間濾波灰度直方圖的基本概念直方圖均衡直方圖匹配（規(guī)定化）局部直方圖處理在圖像增強(qiáng)中使用直方圖統(tǒng)計(jì)3.3 直方圖處理復(fù)習(xí)直方圖畫出以下圖像局部的量化級(jí)數(shù)分別為2、4的直方圖1234223433344444復(fù)習(xí)直方圖連連看abc123復(fù)習(xí)直方圖均衡什么是直方圖均衡？（判斷以下說(shuō)法對(duì)錯(cuò)） 直方圖均衡化是指通過(guò)灰度變換函數(shù)改變像素坐標(biāo)，使變換后的圖像的像素值占有更多的灰度級(jí)并且分

2、布均勻，從而得到一幅灰度級(jí)豐富且動(dòng)態(tài)范圍大的圖像（即高對(duì)比度圖像）。rs復(fù)習(xí)直方圖均衡什么是直方圖均衡？（判斷以下說(shuō)法對(duì)錯(cuò)） 直方圖均衡化是指通過(guò)灰度變換函數(shù)改變像素坐標(biāo)，使變換后的圖像的像素值占有更多的灰度級(jí)并且分布均勻，從而得到一幅灰度級(jí)豐富且動(dòng)態(tài)范圍大的圖像（即高對(duì)比度圖像）。rs改變像素灰度值復(fù)習(xí)直方圖均衡直方圖均衡所用的灰度變換函數(shù)是？（1）計(jì)算輸入圖像的歸一化直方圖。一幅圖像中灰度級(jí)rk 出現(xiàn)的概率可近似為： 式中：L是灰度級(jí)的總數(shù)目，nk是圖像中灰度級(jí)為rk的像素的個(gè)數(shù)，n是圖像中像素總數(shù)。k=0,1,L-1復(fù)習(xí)直方圖均衡直方圖均衡化過(guò)程（給定輸入圖像）9（2）通過(guò)灰度變換函數(shù)計(jì)

3、算原灰度值對(duì)應(yīng)的新灰度值：（3）對(duì)上式變換后的sk取整。 這樣，就完成了由輸入圖像灰度級(jí)到輸出圖像灰度級(jí)的映射變換，建立查找表。03480 1 2 3 4 5 252 253 254 255 （sk取整）（4）對(duì)輸入圖像中任一像素（x,y）,如果其灰度值為：通過(guò)查找表得到輸出圖像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)（x,y）的灰度值： （sk取整）灰度直方圖的基本概念直方圖均衡直方圖匹配（規(guī)定化）局部直方圖處理在圖像增強(qiáng)中使用直方圖統(tǒng)計(jì)3.3 直方圖處理12直方圖匹配（規(guī)定化）回憶：相比使用基本的灰度變換函數(shù)增強(qiáng)圖像的方法，直方圖均衡化的優(yōu)點(diǎn)：然而，并不總是需要具有均勻直方圖的圖像。有時(shí)希望處理后的輸出圖像具有指定的灰

4、度直方圖形狀，以便能對(duì)圖像中某種灰度級(jí)加以增強(qiáng)，即有選擇性的增強(qiáng)某個(gè)灰度值范圍內(nèi)的對(duì)比度。能自動(dòng)地確定變換函數(shù)，產(chǎn)生有近似均勻的直方圖的輸出圖像。直方圖均衡化課本圖3.23課本圖3.24(a)(b)(a)(b)(c)課本圖3.25(a)(c)(b)(d)這種使處理后的圖像具有指定灰度直方圖的增強(qiáng)方法，叫做直方圖匹配或直方圖規(guī)定化。連續(xù)隨機(jī)變量r 和 z 分別代表原始圖像和輸出圖像的灰度級(jí)，pr(r) 是原始圖像灰度分布的概率密度函數(shù)， pz(z) 是希望得到的輸出圖像的灰度概率密度函數(shù)（指定灰度直方圖），如何建立pr(r)和pz(z)之間的聯(lián)系是直方圖規(guī)定化處理的關(guān)鍵。直方圖匹配（規(guī)定化）An

5、y Idea？借助直方圖均衡化zrPr(r)Pz(z)直方圖匹配增強(qiáng)處理的步驟(給定待調(diào)整圖像)計(jì)算原始圖像的直方圖pr(rk) ;對(duì)輸入圖象直方圖均衡化，建立輸入圖像每一灰度級(jí)rk與sk的映射關(guān)系rk sk對(duì)規(guī)定直方圖pz (z) 作均衡化處理，計(jì)算zq 函數(shù)G的值對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇最接近 sk的G的值，建立sk G的值關(guān)系，如果有多個(gè)G的值，選擇最小的;根據(jù)rk sk，zq G的值， sk G的值找到rk zq。16 灰度直方圖匹配實(shí)現(xiàn)實(shí)例：P807900.1910230.258500.216560.163290.082450.061220.03810.020.000.000.000.150.2

6、00.300.200.15pr（r）規(guī)定的直方圖調(diào)整后的圖像及其直方圖調(diào)整前的圖像及其直方圖rz pr(r)pz(z)Matlab IPT函數(shù):histeq(I,newhist)直方圖匹配處理灰度直方圖的基本概念直方圖均衡直方圖匹配（規(guī)定化）局部直方圖處理在圖像增強(qiáng)中使用直方圖統(tǒng)計(jì)3.3 直方圖處理19全局與局部直方圖均衡效果示例課本圖3.26原圖全局直方圖均衡化局部直方圖均衡化灰度直方圖的基本概念直方圖均衡直方圖匹配（規(guī)定化）局部直方圖處理在圖像增強(qiáng)中使用直方圖統(tǒng)計(jì)3.3 直方圖處理基于直方圖統(tǒng)計(jì)學(xué)的圖像增強(qiáng)r：灰度級(jí)，0, L-1p(ri) : 歸一化的直方圖值圖像均值：反應(yīng)圖像平均灰度級(jí)

7、數(shù)圖像方差：圖像平均對(duì)比度基于直方圖的圖像均值、方差定義：pr（r）（課本例3.11）基于所有像素值計(jì)算的圖像均值、方差局部均值和方差：(x, y) :像素坐標(biāo)Sxy : 以 (x, y)為中心的指定大小的鄰域rs,t：像素(s, t)的灰度級(jí)， p(rs,t )是該像素的灰度級(jí)概率暗色低對(duì)比度但單色增強(qiáng)局部：增強(qiáng)暗色區(qū)域，保持亮區(qū)域盡量不變。23基于直方圖統(tǒng)計(jì)學(xué)的圖像增強(qiáng)示例課本圖3.27本講作業(yè)選做題作業(yè)編號(hào)：CH3-4描述：編程實(shí)現(xiàn)通過(guò)直方圖匹配，增強(qiáng)輸入圖像的算法。目標(biāo)直方圖為另外一張圖像的直方圖。核心算法不能使用一句話代碼。作業(yè)提交時(shí)間：布置作業(yè)后三周之內(nèi)提交ppt。李 曈 12073235張海洋 12073202本講作業(yè)選做題作業(yè)編號(hào)：CH3-5描述：編程實(shí)現(xiàn)手繪直方圖的離散量化，