第四章?點(diǎn)運(yùn)算

目錄

引言

線性點(diǎn)運(yùn)算

非線性運(yùn)算

偽彩色

作業(yè)

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1.?引言

點(diǎn)運(yùn)算將輸入圖象映射為輸出圖象，輸出圖象每個(gè)象素點(diǎn)的灰度值僅由對應(yīng)的輸入象素點(diǎn)的值決定。它常用于改變圖象的灰度范圍及分布，是圖象數(shù)字化及圖象顯示的重要工具。點(diǎn)運(yùn)算因其作用性質(zhì)有時(shí)也被稱為對比度增強(qiáng)、對比度拉伸或灰度變換。

點(diǎn)運(yùn)算實(shí)際上是灰度到灰度的映射過程，設(shè)輸入圖象為A(x,y)，輸出圖象為B(x,y)，則點(diǎn)運(yùn)算可表示為

B(x,y)=f[A(x,y)]

即點(diǎn)運(yùn)算完全由灰度映射函數(shù)s=f(r)決定。顯然點(diǎn)運(yùn)算不會(huì)改變圖象內(nèi)象素點(diǎn)之間的空間關(guān)系。

由于點(diǎn)運(yùn)算在處理與顯示中的重要性，圖象處理系統(tǒng)都有專門的處理硬件與之對應(yīng)，以便能夠以視頻速率實(shí)時(shí)完成操作，這樣的部件稱為查找表(?LUT (LookUp Table）)。通常圖象處理系統(tǒng)都有成組的查找表供編程使用。在通用的計(jì)算機(jī)上，沒有查找表可以直接利用，通過軟件逐點(diǎn)處理來實(shí)現(xiàn)，這時(shí)查找表僅表現(xiàn)為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

點(diǎn)運(yùn)算的應(yīng)用包括：

① 光度學(xué)標(biāo)定 （對非線性特性作補(bǔ)償）

對比度增強(qiáng)（調(diào)整亮度、對比度以便觀察）

顯示標(biāo)定（突出具有某類特性的象素，平衡傳感器的不均勻性）

分割（閾值化處理）

裁剪（裁剪為一定灰度級范圍的圖象，以便存儲和顯示）

直方圖均衡化和直方圖規(guī)范化都是點(diǎn)運(yùn)算的典型應(yīng)用，上一章專門講了，本章不再重復(fù)。

2. 線性點(diǎn)運(yùn)算

灰度變換函數(shù)為線性函數(shù)：

s=f(r)=a·r+b

當(dāng)a>1時(shí)，輸出圖象對比度增大；當(dāng)a<1時(shí)，輸出圖象對比度降低；當(dāng)a=1，b≠0時(shí)，僅使輸出圖象的灰度值上移或下移，其效果是使整個(gè)圖象更亮或更暗。

　 線性點(diǎn)運(yùn)算的典型應(yīng)用：灰度分布標(biāo)準(zhǔn)化

給定一灰度圖象?D[W][H]，其中 W 和 H 是寬度和高度，它的平均灰度和方差按如下計(jì)算得到：

?(1)

?(2)

將其變換為具有相同均值?(? 0) 和方差 (? 0) 的映射如下：

????(3)

例如，在生成平均人臉模板時(shí)，可以采用這種灰度標(biāo)準(zhǔn)化的方法，如下圖所示：

（圖片來源：梁路宏，艾海舟，何克忠，基于多模板匹配的單人臉檢測，中國圖象圖形學(xué)報(bào)，4(10)：825-830，1999。）

3. 非線性點(diǎn)運(yùn)算

非線性點(diǎn)運(yùn)算對應(yīng)于非線性映射函數(shù)，典型的映射包括平方函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、截取（窗口函數(shù)）、閾值函數(shù)、多值量化函數(shù)等。下圖給出幾種典型的非線性點(diǎn)運(yùn)算的映射函數(shù)圖。

　閾值化處理

閾值化處理是最常用的一種非線性運(yùn)算，它的功能是選擇一閾值，將圖象二值化，用于圖象分割及邊緣跟蹤等處理。如下圖所示：

　直方圖均衡化

直方圖均衡化是常用的一種非線性點(diǎn)運(yùn)算，可以作為灰度標(biāo)準(zhǔn)化的一種方法（見第三章）。

　網(wǎng)上資料（灰度處理（Grey scale manipulation））

4. 偽彩色（Pseudo-Color Operation）

在遙感及醫(yī)學(xué)圖象處理中，為了直觀地觀察和分析圖象數(shù)據(jù)，常采用將灰度圖象映射到彩色空間的方法，突出興趣區(qū)域或待分析的數(shù)據(jù)段，如下兩圖所示。這種顯示方法稱為偽彩色。

　?

將灰度映射到彩色空間的變換可以表示成：

通常選擇若干種明顯不同的顏色來分別代表不同的數(shù)據(jù)區(qū)間，以達(dá)到分類的目的。

作業(yè)

使用Photoshop應(yīng)用軟件，考慮那些功能使用了點(diǎn)運(yùn)算，觀察處理效果。

編制灰度變換程序，包括若干典型變換，如線性變換、對數(shù)變換、閾值化及n值化及由查找表定義的任意形式的映射（輸入輸出圖象格式bmp）。

編制將灰度圖象顯示成彩色圖象的偽彩色程序，將灰度區(qū)間表示成7種典型的顏色。

?

?

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清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系 艾海舟

最近修改時(shí)間：2000年7月17日

http://media.cs.tsinghua.edu.cn/~ahz/digitalimageprocess/chapter04/chapt04_ahz.htm

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数字图像处理：第四章 点运算的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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