數(shù)字圖像處理詳解

數(shù)字圖像處理詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有54頁\編輯于星期六優(yōu)選數(shù)字圖像處理現(xiàn)在是2頁\一共有54頁\編輯于星期六空間域與頻率域5.1頻域增強(qiáng)原理a：512×512的黑色背景上20×40的白色矩形b：圖a的傅里葉頻譜現(xiàn)在是3頁\一共有54頁\編輯于星期六空間域與頻率域5.1頻域增強(qiáng)原理a：損壞的集成電路板的掃描電鏡圖像b：圖a的傅里葉變換現(xiàn)在是4頁\一共有54頁\編輯于星期六空間域與頻率域5.1頻域增強(qiáng)原理a：500×500像素的一幅圖像。b：圖a的傅里葉頻譜。圖中圓環(huán)半徑分別為5，15，30，80，230，分別包含了92.0%，94.6%，96.4%，98.0%和99.5的圖像能量?，F(xiàn)在是5頁\一共有54頁\編輯于星期六卷積理論是頻域技術(shù)的基礎(chǔ)。設(shè)函數(shù)f(x,y)與線性位不變算子h(x,y)的卷積結(jié)果是g(x,

y)，即g(x,y)=h(x,y)

*f(x,y)，那么根據(jù)卷積定理在頻域有：

其中G(u,v)，H(u,v)，F(xiàn)(u,v)分別是g(x,y)，h(x,y)，f(x,y)的傅里葉變換。用線性系統(tǒng)理論的話來說，H(u,v)是轉(zhuǎn)移函數(shù)。

5.1頻域增強(qiáng)原理現(xiàn)在是6頁\一共有54頁\編輯于星期六在具體增強(qiáng)應(yīng)用中，f(x,y)是給定的（所以F(u,v)可利用變換得到），需要確定的是H(u,v)，這樣具有所需特性的g(x,y)就可由算出G(u,v)而得到。步驟：

(1)計(jì)算圖像的變換 (2)在頻域?yàn)V波增強(qiáng)

(3)反變換回圖像空間頻域?yàn)V波：

低通，高通，帶通/帶阻，同態(tài)5.1頻域增強(qiáng)原理現(xiàn)在是7頁\一共有54頁\編輯于星期六第5.1節(jié)結(jié)束返回現(xiàn)在是8頁\一共有54頁\編輯于星期六5.2低通濾波低通濾波器

圖像中的邊緣和噪聲都對(duì)應(yīng)圖像傅里葉變換中的高頻部分，所以如要在頻域中消弱其影響就要設(shè)法減弱這部分頻率的分量。根據(jù)頻域增強(qiáng)技術(shù)的原理，需要選擇一個(gè)合適的H(u,v)以得到消弱F(u,v)高頻分量的G(u,v)。

現(xiàn)在是9頁\一共有54頁\編輯于星期六平滑可以抑制高頻成分，但也使圖像變得模糊。5.2低通濾波現(xiàn)在是10頁\一共有54頁\編輯于星期六1、理想低通濾波器特點(diǎn)：

物理上不可實(shí)現(xiàn)有抖動(dòng)現(xiàn)象濾除高頻成分使圖像變模糊5.2低通濾波理想是指小于D0的頻率可以完全不受影響地通過濾波器，而大于D0的頻率則完全通不過。

現(xiàn)在是11頁\一共有54頁\編輯于星期六

H(u,v)：轉(zhuǎn)移/濾波函數(shù)

D0：截?cái)囝l率（非負(fù)整數(shù)）

D(u,v)是從點(diǎn)(u,v)到頻率平面原點(diǎn)的距離

D(u,v)=(u2+v2)1/2

5.2低通濾波現(xiàn)在是12頁\一共有54頁\編輯于星期六2、理想低通濾波器的模糊理想低通濾波產(chǎn)生“振鈴”現(xiàn)象5.2低通濾波現(xiàn)在是13頁\一共有54頁\編輯于星期六

理想低通濾波所產(chǎn)生的“振鈴”現(xiàn)象在2-D圖像上表現(xiàn)為一系列同心圓環(huán) 圓環(huán)半徑反比于截?cái)囝l率5.2低通濾波現(xiàn)在是14頁\一共有54頁\編輯于星期六5.2低通濾波小漫畫：理想濾波器的難處現(xiàn)在是15頁\一共有54頁\編輯于星期六理想濾波器的難處5.2低通濾波現(xiàn)在是16頁\一共有54頁\編輯于星期六3、巴特沃斯低通濾波器

物理上可實(shí)現(xiàn)（理想低通濾波器在數(shù)學(xué)上定義得很清楚，在計(jì)算機(jī)模擬中也可實(shí)現(xiàn)，但在截?cái)囝l率處直上直下的理想低通濾波器是不能用實(shí)際的電子器件實(shí)現(xiàn)的）。 減少振鈴效應(yīng)，高低頻率間的過渡比較光滑。

5.2低通濾波現(xiàn)在是17頁\一共有54頁\編輯于星期六巴特沃斯低通濾波器截?cái)囝l率：

使H最大值降到某個(gè)百分比的頻率如，在D(u,v)=D0時(shí)

H(u,v)=1/2 H(u,v)=1/21/25.2低通濾波階為n現(xiàn)在是18頁\一共有54頁\編輯于星期六1階轉(zhuǎn)移函數(shù)圖3階轉(zhuǎn)移函數(shù)圖5.2低通濾波現(xiàn)在是19頁\一共有54頁\編輯于星期六

圖像由于量化不足產(chǎn)生虛假輪廓時(shí)?？捎玫屯V波進(jìn)行平滑以改進(jìn)圖像質(zhì)量。理想低通濾波器和1階巴特沃斯濾波器效果比較（相同截?cái)囝l率）：

5.2低通濾波原圖理想低通濾波器1階巴特沃斯濾波器現(xiàn)在是20頁\一共有54頁\編輯于星期六4、其他低通濾波器

梯形低通濾波器

指數(shù)低通濾波器5.2低通濾波現(xiàn)在是21頁\一共有54頁\編輯于星期六5.2低通濾波有噪聲的圖像巴特沃斯低通濾波梯形低通濾波指數(shù)低通濾波現(xiàn)在是22頁\一共有54頁\編輯于星期六5.2低通濾波MATLAB示例（需安裝MATLAB軟件）：Matlab現(xiàn)在是23頁\一共有54頁\編輯于星期六5.2低通濾波現(xiàn)在是24頁\一共有54頁\編輯于星期六5.2低通濾波現(xiàn)在是25頁\一共有54頁\編輯于星期六5.2低通濾波現(xiàn)在是26頁\一共有54頁\編輯于星期六第5.2節(jié)結(jié)束返回現(xiàn)在是27頁\一共有54頁\編輯于星期六圖像經(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，使圖像看起來比較清晰?？沼?/p>

頻域5.3高通濾波現(xiàn)在是28頁\一共有54頁\編輯于星期六1、理想高通濾波器

形狀與低通濾波器的形狀正好相反5.3高通濾波現(xiàn)在是29頁\一共有54頁\編輯于星期六2、巴特沃斯高通濾波器

形狀與巴特沃斯低通濾波器的形狀正好相反截?cái)囝l率使H值上升到最大值某個(gè)百分比的頻率

H(u,v)=1/2 H(u,v)=1/21/25.3高通濾波現(xiàn)在是30頁\一共有54頁\編輯于星期六

其他高通濾波器

梯形高通濾波器指數(shù)高通濾波器5.3高通濾波現(xiàn)在是31頁\一共有54頁\編輯于星期六3、高頻增強(qiáng)濾波器圖像輪廓是灰度陡然變化的部分，包含著豐富的空間高頻成分。把高頻分量相對(duì)突出，顯然可使輪廓清晰。高頻加強(qiáng)濾波器使高頻分量相對(duì)突出，而低頻分量和甚高頻分量則相對(duì)抑制。5.3高通濾波現(xiàn)在是32頁\一共有54頁\編輯于星期六傅里葉變換：G(u,v)=H(u,v)F(u,v)高頻增強(qiáng)轉(zhuǎn)移函數(shù)：He(u,v)=k

H(u,v)+c高頻增強(qiáng)輸出圖的傅里葉變換：

Ge(u,v)=k

G(u,v)+

cF(u,v)反變換回去： ge(x,y)=k

g(x,y)+

cf(x,y)5.3高通濾波現(xiàn)在是33頁\一共有54頁\編輯于星期六5.3高通濾波a:原圖b:1階巴特沃斯高通濾波c:高頻增強(qiáng)濾波高頻增強(qiáng)濾波器效果現(xiàn)在是34頁\一共有54頁\編輯于星期六5.3高通濾波a：胸腔X光圖像b：巴特沃斯高通濾波c：高頻增強(qiáng)濾波d：對(duì)圖c進(jìn)行直方圖均衡化現(xiàn)在是35頁\一共有54頁\編輯于星期六4、高頻提升濾波器用原始圖減去低通圖得到高通濾波器的效果。把原始圖乘以一個(gè)放大系數(shù)A再減去低通圖就可構(gòu)成高頻提升（high-boost）濾波器。 高通濾波器：A=1

高頻增強(qiáng)濾波器：k=1,c=A-15.3高通濾波現(xiàn)在是36頁\一共有54頁\編輯于星期六5.3高通濾波高頻提升濾波器效果a:原圖b:高通濾波c:高頻提升濾波d:對(duì)c灰度擴(kuò)展現(xiàn)在是37頁\一共有54頁\編輯于星期六第5.3節(jié)結(jié)束返回現(xiàn)在是38頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波MATLAB示例（需安裝MATLAB軟件）：Matlab現(xiàn)在是39頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是40頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波帶阻濾波器

阻止一定頻率范圍（允許其它頻率范圍）現(xiàn)在是41頁\一共有54頁\編輯于星期六帶阻濾波器

傅里葉變換的對(duì)稱性

——>兩兩工作5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是42頁\一共有54頁\編輯于星期六放射對(duì)稱的帶阻濾波器以原點(diǎn)為中心5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是43頁\一共有54頁\編輯于星期六帶通濾波器與帶阻濾波器互補(bǔ)允許一定頻率范圍（阻止其它頻率范圍）5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是44頁\一共有54頁\編輯于星期六放射對(duì)稱的帶通濾波器5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是45頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是46頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波MATLAB示例（需安裝MATLAB軟件）：Matlab現(xiàn)在是47頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是48頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是49頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是50頁\一共有54頁\編輯于星期六5.4帶通和帶阻濾波現(xiàn)在是51頁\一共有54頁\編輯于星期六第5.4節(jié)結(jié)束返回現(xiàn)在是52頁\一共有54頁\編輯于星期六5.5同態(tài)濾波消除不均勻照度的影響,增強(qiáng)圖像細(xì)節(jié)。照度分量，反射