数字图像处理--3.图像增强
一、圖像增強(qiáng)的點(diǎn)運(yùn)算
圖像增強(qiáng):采用一系列技術(shù),改善圖像的視覺(jué)效果,或者將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或者機(jī)器進(jìn)行分析和處理的形式。
圖像增強(qiáng)方法:1.空間域增強(qiáng):直接對(duì)圖像各像素進(jìn)行處理;2.對(duì)圖像進(jìn)行傅里葉變換后的頻譜成分進(jìn)行處理,然后逆傅里葉變換得到需要的圖像。
目的:
1.改善圖像的視覺(jué)效果,有利于識(shí)別、跟蹤和理解圖像中的目標(biāo)。
2.突出圖像中感興趣的信息,抑制不需要的信息,來(lái)提高圖像的使用價(jià)值;
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一、對(duì)比度增強(qiáng)
擴(kuò)大圖像中感興趣特征的目標(biāo);方法:1.灰度變換法,2.直方圖調(diào)整法
灰度變換是圖像增強(qiáng)的重要手段之一,通過(guò)調(diào)整圖像的灰度動(dòng)態(tài)范圍或者調(diào)整圖像的對(duì)比度對(duì)圖像增強(qiáng)。
對(duì)比度:明暗的對(duì)比程度。可以調(diào)整圖像的灰度范圍對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)。
1)線性變換:令圖像f(i,j)的灰度范圍為[a,b],線性變換后圖像g(i,j)的范圍為[a',b'],這個(gè)圖是一個(gè)線性變換,得到g(i,j)與f(i,j)之間的關(guān)系式:
例子:如果圖像生成時(shí)存在曝光不足或過(guò)度的情況,圖像灰度可能會(huì)局限在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。在顯示器上看到的是一個(gè)模糊不清、似乎沒(méi)有什么灰度層次的圖像。
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對(duì)曝光不足的圖像用線性變換對(duì)圖像每一個(gè)像素灰度作線性拉伸(由上圖)。可看到有效的改善圖像視覺(jué)效果。
2)分段線性變換
如果只對(duì)圖像中部分目標(biāo)感興趣,這時(shí)候需要突出感興趣目標(biāo)所在的灰度區(qū)間,抑制不感興趣的灰度區(qū)間,分段線性變換可以解決這類問(wèn)題。
設(shè)原圖像f(x,y)在[0,],感興趣目標(biāo)的灰度范圍在[a,b],要把這個(gè)灰度范圍拉伸到[c,d],可以得到對(duì)應(yīng)的分段線性變換表達(dá)式:
從表達(dá)式和圖中可以看出,在[0,a)和(b,M]灰度區(qū)間內(nèi)圖像是被壓縮的。
3)非線性灰度變換
與線性變換不同,非線性變換使用非線性函數(shù)作為映射函數(shù),如對(duì)數(shù)函數(shù),指數(shù)函數(shù)等,實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像灰度的非線性變換。
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二、對(duì)比度增強(qiáng)直方圖均衡化
灰度直方圖:用來(lái)反映數(shù)字圖像中每一灰度級(jí)與這個(gè)灰度級(jí)出現(xiàn)頻率之間的關(guān)系,能描述圖像的概貌。
直方圖修正法包括直方圖均衡化及直方圖規(guī)定化。
直方圖均衡化:將原圖像通過(guò)某種變化,得到一幅灰度直方圖均勻分布的新圖像。
假設(shè)用r表示歸一化的原圖像灰度;用s表示經(jīng)過(guò)直方圖修正后的圖像灰度。即0<=r,s<=1 在[0,1]區(qū)間內(nèi)的任一個(gè)r值,都可產(chǎn)生一個(gè)s值,且
s=T(r)
T(r)稱為變換函數(shù),滿足下列條件:
1.在0<=r<=1內(nèi)T(r)為單調(diào)遞增函數(shù); 2.在0<=r<=1內(nèi),有0<=T(r)<=1;
條件1保證灰度級(jí)從黑到白的次序不變; 條件2確保映射后的像素灰度在允許的范圍內(nèi)。
反變換關(guān)系為
總結(jié)
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