第四章?點運算

目錄

引言

線性點運算

非線性運算

偽彩色

作業

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1.?引言

點運算將輸入圖象映射為輸出圖象，輸出圖象每個象素點的灰度值僅由對應的輸入象素點的值決定。它常用于改變圖象的灰度范圍及分布，是圖象數字化及圖象顯示的重要工具。點運算因其作用性質有時也被稱為對比度增強、對比度拉伸或灰度變換。

點運算實際上是灰度到灰度的映射過程，設輸入圖象為A(x,y)，輸出圖象為B(x,y)，則點運算可表示為

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

即點運算完全由灰度映射函數s=f(r)決定。顯然點運算不會改變圖象內象素點之間的空間關系。

由于點運算在處理與顯示中的重要性，圖象處理系統都有專門的處理硬件與之對應，以便能夠以視頻速率實時完成操作，這樣的部件稱為查找表(?LUT (LookUp Table）)。通常圖象處理系統都有成組的查找表供編程使用。在通用的計算機上，沒有查找表可以直接利用，通過軟件逐點處理來實現，這時查找表僅表現為一種數據結構。

點運算的應用包括：

① 光度學標定 （對非線性特性作補償）

對比度增強（調整亮度、對比度以便觀察）

顯示標定（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范化都是點運算的典型應用，上一章專門講了，本章不再重復。

2. 線性點運算

灰度變換函數為線性函數：

s=f(r)=a·r+b

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

　 線性點運算的典型應用：灰度分布標準化

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，可以采用這種灰度標準化的方法，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，中國圖象圖形學報，4(10)：825-830，1999。）

3. 非線性點運算

非線性點運算對應于非線性映射函數，典型的映射包括平方函數、對數函數、截取（窗口函數）、閾值函數、多值量化函數等。下圖給出幾種典型的非線性點運算的映射函數圖。

　閾值化處理

閾值化處理是最常用的一種非線性運算，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運算，可以作為灰度標準化的一種方法（見第三章）。

　網上資料（灰度處理（Grey scale manipulation））

4. 偽彩色（Pseudo-Color Operation）

在遙感及醫學圖象處理中，為了直觀地觀察和分析圖象數據，常采用將灰度圖象映射到彩色空間的方法，突出興趣區域或待分析的數據段，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據區間，以達到分類的目的。

作業

使用Photoshop應用軟件，考慮那些功能使用了點運算，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，將灰度區間表示成7種典型的顏色。

?

?

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清華大學計算機系 艾海舟

最近修改時間：2000年7月17日

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

總結

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

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