圖像處理系統(tǒng)與視覺基礎(chǔ)

關(guān)于圖像處理系統(tǒng)與視覺基礎(chǔ)第1頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月知識要點人類顏色視覺和色度學知識?；叶葓D像和彩色圖像的描述方法，重點討論灰度靜止圖像。典型的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。圖像的基本統(tǒng)計特征。MATLAB圖像處理工具箱、Photoshop等圖像處理軟件入門初步。第2頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月人類色覺的產(chǎn)生是一個復雜的過程。除了光源對眼睛的刺激，還需要人腦對光刺激的解釋。人感受到的物體顏色主要取決于反射光的特性。如果物體比較均衡地反射各種光譜，則看起來是白的。如果物體對某些光譜反射得較多，則看起來物體就呈現(xiàn)相對應(yīng)的顏色。色度學：進行圖像的彩色分析，建立的研究彩色計量的學科。2.1人類視覺與色度學基礎(chǔ)第3頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月視覺系統(tǒng)中存在著桿狀和錐狀細胞兩種感光細胞。桿狀細胞為暗視器官錐狀細胞是明視器官，在照度足夠高時起作用，并能分辨顏色。錐狀細胞大致將電磁光譜的可見部分分為三個波段：紅、綠、藍。這三種顏色被稱為三基色人類視覺系統(tǒng)第4頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2.1人類視覺系統(tǒng)三類錐狀細胞的光譜敏感曲線第5頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月圖像視覺基礎(chǔ)與數(shù)學基礎(chǔ)2.1光度學及色度學原理

1.色彩的基本屬性

色彩是光的物理屬性和人眼的視覺屬性的綜合反映。人眼對發(fā)光體或不發(fā)光體的色彩感覺，分別是因為不同光譜波長的輻射光或反射光刺激人眼視網(wǎng)膜內(nèi)的感受器（視色素）使之興奮的結(jié)果。

色彩具有三個基本屬性：色調(diào)、飽和度和亮度。第6頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

人類視覺對顏色的主觀感覺顏色的三種主觀感覺：色調(diào)、色飽和度和亮度。色調(diào)（hue）從一個物體反射過來的或透過物體的光波長是由顏色種類來辨別的，如紅、橙、綠。色飽和度（saturation）即色純度，指顏色的深淺例如：深紅和淺紅。亮度（brightness）顏色的明暗程度，從黑到白，主要受光源強弱影響。第7頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月色調(diào)是與混合光譜中主要光波長相聯(lián)系的。（紅綠藍）飽和度表示顏色的深淺程度，與一定色調(diào)的純度有關(guān)，純光譜色是完全飽和的，隨著白光的加入飽和度逐漸減少。（如深紅、淺紅等）亮度與物體的反射率成正比。顏色中摻入白色越多就越明亮，摻入黑色越多亮度越小。第8頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.顏色視覺（1）顏色的基礎(chǔ)知識顏色的本質(zhì)：不同頻率的電磁波。人的腦和眼將不同頻率的電磁波感知為不同的顏色。

人感受到的不透明物體顏色主要取決于反射光的特性，如果物體比較均衡的反射各種光譜，則人看到的物體是白色的；如果物體對某些光譜反射的較多，則人看到的物體就呈現(xiàn)相對應(yīng)的顏色。第9頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

顏色與彩色：

顏色可分為無彩色和有彩色兩大類。無彩色：白色、黑色和各種深淺程度不同的灰色。有彩色：除去黑白系列以外的各種顏色。

三基色：

實驗證明，任何色彩都可以由不同比例的三種獨立的基本彩色型混合而得到。這三種相互獨立的彩色稱為三基色。第10頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2三基色原理由三基色混配各種顏色通常有兩種方法：相加混色法。彩色電視機上的顏色。相減混色法。彩色電影、幻燈片、繪畫原料相加混色和相減混色的主要區(qū)別：（1）相加法是由發(fā)光體發(fā)出的光相加而產(chǎn)生的各種顏色，而相減法是先有白色光，然后從中減去某些成份（吸收）得到各種顏色。（2）相加混色的三基色是紅、綠、藍，而相減混色的三基色是黃、青、品紅。相加混色的補色就是相減混色的基色。（3）相加混色和相減混色有不同的規(guī)律。第11頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

相加混合法的三基色是：紅、綠、藍，它們之間的任意一組混合都可以得到一種新的彩色。光的三原色印刷三原色第12頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月Grassman定律視覺對顏色的響應(yīng)取決于紅、綠、藍三輸入量的代數(shù)和。（1）所有顏色都可以用相互獨立的三基色混合得到；（2）假如三基色的混合比相等，則色調(diào)和色飽和度也相等；（3）任意兩種顏色相混合產(chǎn)生的新顏色與采用三基色分別合成這兩種顏色的各自成份混合起來得到的結(jié)果相等；（4）混合色的光亮度是原來各分量光亮度的總和。第13頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月三原色原理：任何顏色都可以用３種不同的基本顏色按不同的比例混合得到。標準三基色：國際照明委員會(CIE)規(guī)定：紅色(R)：波長為700nm；綠色(G)：波長為546.1nm；藍色(B)：波長為435.8nm。紅綠藍三原色按照比例混合可以得到各種顏色，其配色方程為：第14頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）顏色模型：

所有顏色都可以看作3個基本顏色：紅(R)、綠(G)、藍(B)的不同組合。

（i）RGB模型RGB模型面向彩色顯示器或打印機等設(shè)備。RGB彩色立方體B(0,0,1)白灰黑GR(1,0,0)(0,1,0)0藍綠紅第15頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

顏色向量C的計算CIE的R、G、B顏色表示系統(tǒng)。選擇標準紅色，綠色和藍色三種單色光作為表色系統(tǒng)的三基色。顏色向量C紅（R）、綠（G）、藍（B）三刺激值所構(gòu)成的（R，G，B）向量的和構(gòu)成。

C=RR0+GG0+BB0

（2.1）R、G、B為C的三刺激值（tristimulusvalues）（R0，G0，B0）稱為原刺激值，是單位向量。第16頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2.2顏色的向量表示與光譜三刺激值

（a）顏色的向量表示（b）光譜三刺激值第17頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（ii）HSI模型：

基于區(qū)分顏色的3種基本特征量，即：色調(diào)（hue)飽和度(saturation)和亮度（intensity)

。適合人的視覺系統(tǒng)。

HSI格式可以用一個圓柱體表示：圓柱體橫截面形成彩色環(huán)；色調(diào)由角度表示；飽和度由半徑上的點至圓心的距離表示，圓周上的顏色其飽和度為1，圓心的飽和度為0；圓柱的軸線表示亮度，底部的亮度最低，頂部的亮度最高。第18頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月亮度色調(diào)飽和度第19頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月HSI模型的特點：（1）亮度（I）分量與圖像的彩色信息無關(guān)；反映物體的明暗程度；（2）色調(diào)（H）和飽和度（S）分量與人感受顏色的方式緊密相連。適用：

借助人的視覺系統(tǒng)來感知彩色特性的圖像處理算法，面向以彩色處理為目的的應(yīng)用，如：動畫中的彩色圖形。第20頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）RGB模型與HSI模型之間轉(zhuǎn)換

（i）從RGB轉(zhuǎn)換到HSI

色度用H表示，飽和度用S表示，亮度用I表示。第21頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

（ii）從HSI轉(zhuǎn)換到RGB分3段：

當H在[0°，120°]之間：當H在[120°,240°]之間：第22頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月當H在[240°,360°]之間：第23頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月Slide242.1.3光度學基本知識光度學光學中研究光的輻射、吸收、照射、反射、散射、漫射等度量的學科同時結(jié)合視覺特征來確定光的度量及吸收的單位。在可見光譜段以外的景物圖像可用類似的方法?？梢姽庾V段以外所形成的圖像，其處理的各個過程也常常要變換成人眼可以觀察的圖像例如熱成像、X光照片等第24頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月Slide25光度學中的基本概念1.光通量2.發(fā)光強度3.視敏度4.亮度亮度是發(fā)光面的明亮程度的度量，它決定于單位面積的發(fā)光強度，單位為cd/m2。5.照度照度指照射在單位面積上的光通量，單位為勒（lx）。第25頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2人眼視覺基礎(chǔ)1.亮度和顏色感覺的視覺特性刺激強度與感覺的關(guān)系：人眼的視覺效果是由可見光刺激人眼引起的。如果光的輻射功率相同而波長不同，則引起的視覺效果也不同。例：在等能量分布的光譜中，人眼感覺最暗的是紅色，其次是藍色和紫色，最亮的是黃綠色。第26頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月相對視敏函數(shù)：

反映人眼對不同波長的光的敏感程度。當光的輻射功率相同時，波長λ為555nm的黃綠光的主觀感覺最亮。以視敏度K（555）為基礎(chǔ)，把任意波長為λ的光的主觀感覺亮度稱為波長λ的光的視敏度K(λ)。因此，任意波長光的相對視敏度函數(shù)（相對視敏度）。即為：第27頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月亮度適應(yīng)和顏色適應(yīng)：

人的視覺系統(tǒng)能適應(yīng)的亮度范圍是很大的(1010量級），但是人眼并不能同時感受很寬的亮度范圍；客觀亮度相同時，當背景亮度不同時，主觀感受的亮度也不同。人眼的明暗感覺是相對的。亮度適應(yīng)性：在外界光線的亮度發(fā)生變化時，人眼的感受性也會發(fā)生變化。從明亮處到昏暗處的視覺適應(yīng)性稱為暗適應(yīng)性；從暗環(huán)境到明環(huán)境適應(yīng)性為亮適應(yīng)性。第28頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月亮度對比和顏色對比：視覺的主觀亮度取決于視野中心（目標）與周圍環(huán)境之間光照的相對強度。（1）馬赫帶效應(yīng)

馬赫帶：在視覺圖像的明暗過渡帶的兩側(cè)看到的亮帶與暗帶。第29頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）同時對比度現(xiàn)象此現(xiàn)象表明人眼對某個區(qū)域感覺到的亮度不僅僅依賴它的強度，而與環(huán)境亮度有關(guān)。同時對比度示例圖馬赫帶效應(yīng)：基于視覺系統(tǒng)有趨向于過高或過低估計不同亮度區(qū)域邊界值的現(xiàn)象。第30頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.視覺的空間性質(zhì)視覺的空間頻率特性：空間頻率是指視像空間變化的快慢。明亮的圖像（清晰明快的畫面）意味著有大量的高頻空間成分；模糊的圖像只有低頻空間成分。3.視覺的時間特性使視覺圖像建立起來是需要時間的，而視覺圖像建立起來之后，即使把目標圖像拿走，視覺反應(yīng)也要持續(xù)一段時間。因此而產(chǎn)生視覺的運動感覺。第31頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月運動感覺：視覺的運動感覺與人對刺激信號的反應(yīng)有關(guān)。刺激信號的出現(xiàn)與消失或改變都影響反應(yīng)時間。光消失反應(yīng)比光出現(xiàn)反應(yīng)時間短；光強度增加比光強度減弱時間長。視覺運動的規(guī)律（習慣）：

①人眼的水平運動比垂直運動快，更易跟蹤水平運動的物體；②看圓形的畫面總是習慣沿順時針方向看，所以對順時針方向運動的物體的反應(yīng)較逆時針運動物體快；第32頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月③在偏離距離相同的情況下，人眼對視野中四個象限的觀察率依次為：左上、右上、左下、右下；④視線習慣于從左到右和從上到下看等。4.主觀輪廓和空間錯覺主觀輪廓：指實際上并不存在、只是主觀上認為存在的某景物的輪廓線。它是從整個圖形數(shù)據(jù)得到的概念（如圖）。第33頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月主觀輪廓視覺效果圖第34頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間錯覺：物體的整體面貌和結(jié)構(gòu)強烈地影響著人們對它的感知。通常有兩類：基于形狀和方向；基于長度和面積。第35頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月兩條紅線是否一樣長?大個子在追小個子?第36頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月Slide37本章小結(jié)

（1）主要介紹了數(shù)字圖像處理的基本知識。從人類視覺特性和色度學基本原理出發(fā)，完成對圖像進行數(shù)學描述，介紹了基本的圖像處理系統(tǒng)、圖像開發(fā)環(huán)境及常用的圖像處理軟件。（2）要求掌握色度學基本概念，了解常用數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成原理，逐步熟悉常見圖像處理軟件的操作方法。（3）本章重點要求掌握圖像基本統(tǒng)計特征的意義和計算方法。第37頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月1.請解釋馬赫帶效應(yīng)，馬赫帶效應(yīng)和同時對比度反映了什么共同的問題?

它們都反映了人類視覺感知的主觀亮度并不是物體表面照度的簡單函數(shù)。2.色彩具有那幾個基本屬性？描述這些基本屬性的含義。3.什么是視覺的空間頻率特性？什么是視覺的時間特性？4.顏色模型有哪幾種？思考題:第38頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3數(shù)字圖像處理的數(shù)學基礎(chǔ)2.3.1線性系統(tǒng)1.線性系統(tǒng)：線性系統(tǒng)具有疊加性。第39頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.移不變系統(tǒng)3.線性移不變系統(tǒng)第40頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2卷積與濾波1.卷積定義：2.卷積性質(zhì)：（1）交換率：（2）結(jié)合律：（3）分配律：（4）求導：第41頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.離散卷積4.濾波

數(shù)學上的卷積運算在信號處理和圖像處理中被稱為濾波。這樣，線性移不變系統(tǒng)的輸出可以通過輸入信號與一表征系統(tǒng)特性的函數(shù)的卷積得到?！到y(tǒng)中的沖激響應(yīng)第43頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3二維線性系統(tǒng)1.空間不變的線性系統(tǒng)設(shè)某系統(tǒng)，若輸入產(chǎn)生輸出即：或用空間矢量記為：當它具有以下性質(zhì)時，則稱該系統(tǒng)為二維線性系統(tǒng)。第44頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月對于二維線性系統(tǒng)：若即則稱該系統(tǒng)為空間不變的線性系統(tǒng)。

二維線性移不變系統(tǒng)的輸出也可以通過輸入信號與表征系統(tǒng)特性的沖激響應(yīng)函數(shù)h(x,y)的二維卷積得到，即：第45頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月離散二維卷積形式為：2.二維線性系統(tǒng)的算子描述

二維線性系統(tǒng)常用的算子：梯度算子（一階微分算子）包括羅伯特算子（Robert）、索貝爾算子（Sobel）、浦瑞維特算子（Prewitt）等。第46頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.3.4數(shù)字圖像的數(shù)學表示

1.連續(xù)模型：一幅圖像以灰度G在(x,y)二維空間的連續(xù)變化來描述，即：圖像=G(x,y)2.離散模型：連續(xù)圖像經(jīng)過采樣和量化后，輸入計算機后即為它的離散形式，即為數(shù)字圖像。它是一個矩陣。第47頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.隨機場模型：一個多維的隨機過程被稱為隨機場。圖像隨機場模型是把每一個像素都看作一個隨機過程而形成的。在隨機場模型中，一幅圖像可用一個聯(lián)合概率密度來表達：式中：為不同平面上的像素。第48頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月圖像的隨機場模型yyy???

F(r,Gi)xxxGiG2G1r第49頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.5數(shù)字圖像顯示

決定圖像顯示系統(tǒng)質(zhì)量的最重要的顯示特性是圖像的大小、光度分辨率、低頻響應(yīng)、高頻響應(yīng)、點間距和噪聲特性。1.顯示圖像的大小

系統(tǒng)顯示圖像大小的能力包括兩部分。第一是顯示器自身的物理尺寸，它應(yīng)該足夠大，能方便的觀察和理解所顯示的圖像。第二是顯示系統(tǒng)能處理的最大數(shù)字圖像的大小。顯示器必須與待顯示的最大圖像的行數(shù)和每行像素數(shù)相適應(yīng)。第50頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.光度分辨率

系統(tǒng)在每個像素位置產(chǎn)生正確的亮度或光密度的精度。特別是系統(tǒng)能產(chǎn)生的離散灰度級數(shù)目。3.低頻響應(yīng)

顯示系統(tǒng)再現(xiàn)大塊灰度級即平坦區(qū)域的能力。希望平坦區(qū)域以均勻一致的亮度顯示出來。4.高頻響應(yīng)

圖像中的高頻通常反映圖像的邊緣，一個顯示系統(tǒng)再現(xiàn)直線圖案的好壞反映了其顯示圖像細節(jié)的能力。第51頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月5.點間距的選擇

顯示點間距越小，均勻區(qū)域的平坦性越好；而點間距越大越能更好的再現(xiàn)圖像細節(jié)的對比。6.噪聲

顯示系統(tǒng)的電子噪聲會引起顯示點亮度與位置兩方面的變化，即幅值噪聲和位置噪聲兩種。（1）幅值噪聲

亮度通道的隨機噪聲會產(chǎn)生一種“胡椒加鹽”的效果（即黑白噪聲點），在平坦區(qū)域中尤其明顯。第52頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

如果噪聲是周期性的并且與水平或垂直偏轉(zhuǎn)信號同步，它會產(chǎn)生條狀圖案。如果所有噪聲（包括隨機的和周期性的）幅值都低于一個灰度級，那么總的顯示效果影響不大。（2）位置噪聲

來自偏轉(zhuǎn)電路使點顯示間距不均勻。要得到好的顯示必須精確控制像素的位置。第53頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.6圖像的統(tǒng)計特征1.圖像的基本統(tǒng)計分析量設(shè)數(shù)字圖像為f(i,j),大小為M×N,（1）圖像的信息量：表示圖像所含信息的多少。

一幅圖像如果有q種灰度值，并且出現(xiàn)的概率分別為p1,p2,p3,…,pq,則根據(jù)香農(nóng)定理圖像的信息量用

熵H表示為：第54頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月例：計算下面圖像的熵01321321057625671606163426753565322726162650275012321212312312210：5個1：12個2：16個3：8個4：1個5：7個6：10個7：5個P1=5/64P2=12/64P3=16/64P4=8/64P5=1/64P6=7/64P7=10/64P8=5/64第55頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月0132132105762567160616342675356532272616265027501232121231231221（2）圖像灰度的平均值一幅圖像中所有像元灰度值的算術(shù)平均值，反映圖像中不同物體的平均反射強度。例：計算下面圖像的灰度平均值灰度值01234567個數(shù)51216817105第56頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）圖像灰度中值圖像所有灰度級中處于中間的值，當灰度數(shù)為偶數(shù)時，則取中間的兩個灰度值的平均值。（4）圖像灰度眾數(shù)圖像中出現(xiàn)次數(shù)最多的灰度值，它反映一幅圖像中密度占優(yōu)的物體的灰度特征。0132132105762567160616342675356532272616265027501232121231231221例：求下面圖像的灰度中值和灰度眾數(shù)灰度值01234567個數(shù)51216817105第57頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）圖像灰度方差

反映各像元灰度值與圖像平均灰度值的總的離散程度。方差越大，說明圖像信息量越大。（6）圖像灰度值域

圖像最大灰度值和最小灰度值的差值。第58頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.圖像的直方圖特征

圖像中所有灰度值的概率分布。

3.多維圖像的統(tǒng)計特征（彩色圖像特征）

反映一幅圖像的多個波段之間的關(guān)系（如彩色圖像是三個波段；一幅遙感圖像包含七個波段）。（1）協(xié)方差：反映一幅圖像中的N個波段灰度值與其平均值之間的關(guān)系。第59頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）協(xié)方差計算公式：第60頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）相關(guān)系數(shù):圖像波段間的相關(guān)程度的統(tǒng)計量。反映兩個波段圖像所含信息的重疊程度，當相關(guān)系數(shù)為1時，表明表明兩幅圖像完全重疊。相關(guān)矩陣為：第61頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月4.連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)字圖像的統(tǒng)計特性對于連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)字圖像，不能確切地規(guī)定圖像性質(zhì)，但是可以把它看成隨機信號來處理。一般用振幅或相位分布函數(shù)、概率密度函數(shù)、相關(guān)矩、中心矩和功率譜等數(shù)學特征來表征。圖像的振幅分布特性：圖像的振幅分布特性用圖像信號振幅分布函數(shù)表述，圖像信號振幅分布函數(shù)是指圖像信號g(x,y)的值小于某一給定值z的概率：第62頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月振幅密度函數(shù)：對振幅分布函數(shù)進行微分就得到振幅密度函數(shù)，即：圖像的振幅譜：圖像信號g(x,y)

的傅里葉變換。即：第63頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月能量譜：圖像信號g(x,y)具有的能量為：第64頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.7常用圖像格式簡介

在圖像處理中，圖像文件存儲是最常見的問題之一。目前常用的圖像格式有：BMP、GIF、JPEG、TIF(F)等格式。第65頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.8數(shù)字圖像處理中的基本運算1.圖像處理的基本功能形式單幅圖像→單幅圖像將原始圖像對比度增強、消除噪音、增加亮度等。第66頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月多幅圖像→單幅圖像單（或多）幅圖像→數(shù)字或符號等統(tǒng)計量或特征量的測量編碼表示描述圖像圖像特征提取圖像2.點運算點運算：對數(shù)字圖像中像素點的操作。點運算不改變圖像內(nèi)的空間關(guān)系。點運算使圖像數(shù)據(jù)占據(jù)的灰度范圍發(fā)生改變。第67頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月對比度增強或?qū)Ρ榷壤欤阂环鶊D像通過點運算將其灰度范圍擴大，該方法稱為對比度增強。方法：線性灰度變換（線性點運算）和非線性點運算。點運算應(yīng)用：（1）對比度增強（灰度變換）第68頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：線性灰度變換設(shè)輸入的灰度級為DA,輸出的灰度級為DB,灰度變換函數(shù)為：0255aDAa′b′bDB255第69頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

a)原圖b)對比度擴展后的圖圖像的對比度擴展第70頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月①當a=1，b=0時，為將輸入圖像復制為輸出圖像;②當a>1時，輸出圖像對比度增大，輸出灰度范圍變大，

DA灰度范圍[a,a′],DB灰度范圍[b,b′]③當a<1時，輸出圖像對比度減小,輸出灰度范圍減?。虎墚攁=1,b≠0時，使所有圖像的灰度值上移或下移，其效果是圖像顯示為更亮或更暗；⑤當a=-1,b=0時，暗區(qū)將變亮，亮區(qū)將變暗。實現(xiàn)圖像求補（求反）。討論：第71頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月用直接灰度變換增強圖像第72頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：非線性灰度變換用非線性函數(shù)（如對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等）作為映射函數(shù)時，可實現(xiàn)圖像灰度的非線性點運算。2552550①對數(shù)變換：作用：對圖像的低灰度區(qū)進行較大拉伸，對高灰度區(qū)壓縮，變換后圖像灰度分布與人的視覺特性相匹配。其中，a,b,c為調(diào)整曲線位置和形狀的參數(shù)。第73頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月255255②指數(shù)變換：0作用：對圖像的高灰度區(qū)給予較大拉伸。其中，a,b,c為調(diào)整曲線位置和形狀的參數(shù)。圖像的動態(tài)范圍壓縮a)原圖b)進行動態(tài)范圍壓縮后的圖第74頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）裁減將圖像感興趣的部分的灰度級變換到[0，255]范圍內(nèi)，而其他部分則被裁減掉。（3）輪廓線通過點運算為圖像加上輪廓線，即進行閾值化。（2）變換灰度單位