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1、第八讲图像增强第一页，本课件共有92页图像增强方法分类 图像增强的定义 图像增强的目的 图像增强的技术方法第二页，本课件共有92页图像增强的定义按我们的需要突出一幅图像中的某些“有用”信息，同时削弱另外一些“无用”信息的图像处理方法。第三页，本课件共有92页图像增强（突出边界）第四页，本课件共有92页图像增强的目的 通过对图像的处理，使图像比处理前更适合一个特定的应用。也就是为了某种应用目的去改善图像的质量。1.改善图像的视觉效果。2.突出图像的特征，便于计算机处理。第五页，本课件共有92页图像增强的技术方法 主要有空域处理法和频域处理法（1）空域处理法：直接在图像所在的二维空间进行处理，即直
2、接对每一像元的灰度值进行处理。（2）频域处理法：将图像从空间域变换到频率域对图像进行处理。第六页，本课件共有92页空间域空间域图像增强图像增强频率域频率域灰度变换灰度变换空域滤波空域滤波直接灰度变换直接灰度变换直方图修正法直方图修正法图像的代数运算图像的代数运算图像平滑图像平滑图像锐化图像锐化高通滤波高通滤波低通滤波低通滤波带通、带阻滤波带通、带阻滤波第七页，本课件共有92页空间域滤波增强技术一、定义：空间域滤波是基于邻域处理的增强方法，它应用某一模板对每个像元与其周围邻域的所有像元进行某种数学运算得到该像元的新的灰度值，新的灰度值的大小不仅与该像元的灰度值有关，而且还与其邻域内的像元的灰度值
3、有关。二、方法：常用的有图像平滑和图像锐化第八页，本课件共有92页图像平滑图像平滑图像锐化图像锐化空间域滤波增强技术空间域滤波增强技术邻域平均法邻域平均法中值滤波中值滤波梯度法梯度法拉普拉斯算子拉普拉斯算子第九页，本课件共有92页一、背景 图像在传输过程中，由于传输信道、采样系统质量较差，或受各种干扰的影响，而造成图像毛糙，此时，就需对图像进行平滑处理。二、图像噪声的来源及特点 A.通道噪声：产生于图像信息的传递中，其值与图像信号的强弱无关。现象：“雪花”B.量化噪声：灰度在量化过程中，不可避免的产生量化噪声。C.特点：噪声像素的灰度是空间不相关的，即它与邻近像素显著不同。图像平滑滤波技术第十
4、页，本课件共有92页 图像平滑滤波技术二、定义及用途：平滑滤波对图像的低频分量进行增强，同时可以削弱图像的高频分量，因此一般用于消除图像中的随机噪声，从而起到图像平滑的作用。三、常用方法：邻域平均法（线性的）和中值滤波法（非线性的）第十一页，本课件共有92页邻域平均法（均值滤波）一幅图像往往受到各种噪声源的干扰（如电传感器和传输误差等），这种噪声常常为一些孤立的像素点，它们像雪花使图像被污染，噪声往往是叠加在图像上的随机噪声,而图像灰度应该相对连续变化的，一般不会突然变大或变小，这种噪声可以用邻域平均法使它得到抑制。第十二页，本课件共有92页 邻域平均法是简单的空域处理方法。这种方法的基本思想
5、是用几个像素灰度的平均来代替一个像素原来的灰度值，实现图像的平滑 有一幅图像：MNSf(x,y)在图像中为了获取f(x,y)的新值则开一个MN的窗口S窗口S就称为f(x,y)的邻域我们可以根据窗口内各点的灰度确定f(x,y)的新值。第十三页，本课件共有92页第十四页，本课件共有92页邻域平均法常见的方法有：(1)简单平均法：在此算法中，M,N的值不宜过大，因为M,N值的大小对速度有直接影响，且M,N值越大变换后的图像越模糊,特别是在边缘和细节处。设图像像素的灰度值为f(x,y)，取以其为中心的MN大小的窗口，用窗口内各像素灰度值代替f(x,y)的值，即：噪声是随机不相关的，如果窗口内各点的噪声
6、是独立等分布的，经过这种方法平滑后，信噪比可提高 倍。第十五页，本课件共有92页平滑可以抑制高频成分，但也使图像变得模糊。第十六页，本课件共有92页第十七页，本课件共有92页第十八页，本课件共有92页第十九页，本课件共有92页第二十页，本课件共有92页(2)邻域加权平均方法邻域加权平均法也属于空域滤波增强算法，它是利用模板卷积的方法实现对原图的滤波，可表示为：W称为模板MNWf(x,y)第二十一页，本课件共有92页邻域加权平均法举例：将模板上系数与模板下对应像素的灰度值相乘；将所有乘积相加，并除以系数总和；将模板在图中漫游，并将模板中心与图中某像素点重合；用所得结果代替原中心点的值；MNWf(
7、x,y)第二十二页，本课件共有92页中值滤波法 前面使用的邻域平均法属于低通滤波的处理方法。它在抑制噪声的同时使图像变得模糊，即图像的细节(例如边缘信息)被削弱，如果既要抑制噪声又要保持细节可以使用中值滤波。第二十三页，本课件共有92页将窗口在图中移动；读取窗口内各对应像素的灰度值；将这些灰度值从小到大排成1列；找出这些值里排在中间的1个；MNSf(x,y)将这个中间值赋给对应窗口中心位置的像素。工作步骤第二十四页，本课件共有92页取3X3窗口从小到大排列，取中间值第二十五页，本课件共有92页第二十六页，本课件共有92页第二十七页，本课件共有92页第二十八页，本课件共有92页第二十九页，本课件
8、共有92页第三十页，本课件共有92页第三十一页，本课件共有92页中值滤波的一些特性(1)对大的边缘高度，中值滤波较邻域均值好得多，而对于较小边缘高度，两种滤波只有很少差别。（2）中值滤波是非线性的。（3）中值滤波在抑制图像椒盐噪声方面甚为有效。且运算速度快，便于实时处理。（4）中值滤波去除孤立线或点干扰，而保留空间清晰度较平滑滤波为好；但对高斯噪声则不如平滑滤波。第三十二页，本课件共有92页第三十三页，本课件共有92页第三十四页，本课件共有92页第三十五页，本课件共有92页邻域平均和中值滤波的比较含均匀随机噪声含均匀随机噪声3 3邻域平均邻域平均7 7邻域平均邻域平均11 11邻域平均邻域平均
9、3 3中值滤波中值滤波5 5中值滤波中值滤波第三十六页，本课件共有92页中值定理的应用方法中值定理的应用方法第三十七页，本课件共有92页 图像锐化滤波技术一、目的 图像经转换或传输后，质量可能下降，难免有些模糊。图像锐化目的：加强图像轮廓，使图像看起来比较清晰。第三十八页，本课件共有92页二、方法 图像锐化滤波技术 考察正弦函数 ，它的微分 。微分后频率不变，幅度上升2a倍。空间频率愈高，幅度增加就愈大。这表明微分是可以加强高频成分的，从而使图像轮廓变清晰。最常用的微分方法是梯度法和拉普拉斯算子第三十九页，本课件共有92页第四十页，本课件共有92页第四十一页，本课件共有92页第四十二页，本课件
10、共有92页第四十三页，本课件共有92页第四十四页，本课件共有92页 图像轮廓上，像素灰度有陡然变化，梯 度值很大。图像灰度变化平缓区域，梯度值很小。等灰度区域，梯度值为零。第四十五页，本课件共有92页第四十六页，本课件共有92页第四十七页，本课件共有92页第四十八页，本课件共有92页第四十九页，本课件共有92页第五十页，本课件共有92页第五十一页，本课件共有92页第五十二页，本课件共有92页第五十三页，本课件共有92页第五十四页，本课件共有92页第五十五页，本课件共有92页第五十六页，本课件共有92页频域增强的原理频率平面与图像空域特性的关系 图像变化平缓的部分靠近频率平面的圆心，这个区域为低
11、频区域 图像中的边、噪音、变化陡峻的部分，以放射方向离开频率平面的圆心，这个区域为高频区域频域滤波增强第五十七页，本课件共有92页频域增强的原理边、噪音、变化陡峭部分变化平缓部分uv频域滤波增强第五十八页，本课件共有92页频域滤波增强第五十九页，本课件共有92页频域滤波增强第六十页，本课件共有92页频域滤波增强 低通滤波器 高通滤波器 带通、带阻滤波器第六十一页，本课件共有92页第六十二页，本课件共有92页第六十三页，本课件共有92页第六十四页，本课件共有92页第六十五页，本课件共有92页第六十六页，本课件共有92页第六十七页，本课件共有92页第六十八页，本课件共有92页第六十九页，本课件共有
12、92页v 巴特沃思低通滤波器(BLPF)的特点 没有明显的跳跃 模糊程度减少和理想圆形低通滤波器相比 尾部含有较多的高频，对噪声的平滑效果不如理想低通滤波器。第七十页，本课件共有92页第七十一页，本课件共有92页第七十二页，本课件共有92页第七十三页，本课件共有92页v指数低通滤波器(ELPF)的特点 有更加平滑的过渡带，平滑后的图像没有跳跃现象 与BLPF相比，衰减更快，经过ELPF滤波的图像比BLPF处理的图像更模糊一些第七十四页，本课件共有92页第七十五页，本课件共有92页第七十六页，本课件共有92页第七十七页，本课件共有92页四种低通滤波器的比较第七十八页，本课件共有92页 图像轮廓是灰度陡然变化的部分，包含着丰富的空间高频成分。把高频分量相对突出，显然可使轮廓清晰。高频滤波器使高频分量相对突出，而低频分量和甚高频分量则相对抑制。高通滤波器第七十九页，本课件共有92页第八十页，本课件共有92页第八十一页，本课件共有92页第八十二页，本课件共有92页第八十三页，本课件共有92页第八十四页，本课件共有92页第八十五页，本课件共有92页第八十六页，本课件共有92页第八十七页，本课件共有92页第八十八页，本课件共有92页第八十九页，本课件共有92页第九十页，本课件共有92页第九十一页，本课件共有92页第九十二页，本课件共有92页