光电信息6图像增强.pptx
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1、基于光电信息的计算机视觉技术基于光电信息的计算机视觉技术3.1 计算机视觉的概述计算机视觉的概述 3.2 光电信息处理基础光电信息处理基础 3.3 数字图像技术数字图像技术3.4 数字图像处理技术数字图像处理技术 3.5 距离图像获取与处理距离图像获取与处理 n图像分析技术分类的三种基本范畴图像分析技术分类的三种基本范畴n低级处理:图像获取、预处理,不需要智能低级处理:图像获取、预处理,不需要智能n中级处理:图像分割、表示与描述,需要智能中级处理:图像分割、表示与描述,需要智能n高级处理:图像识别、解释,缺少理论,为降高级处理:图像识别、解释,缺少理论,为降 低难度,设计得更专用。低难度,设计
2、得更专用。3.4数字图像处理技术数字图像处理技术知识库知识库表示与描述表示与描述预处理预处理分割分割低级处理低级处理高级处理高级处理中级处理中级处理识别识别与与解释解释结果结果图像获取图像获取问题问题图像分析系统的构成图像分析系统的构成数字图像处理技术数字图像处理技术3.4.3图像增强图像增强3.4.4图像分割图像分割3.4.5特征提取特征提取3.4.6识别与解释识别与解释3.4.3图像增强图像增强3.4.3.1 图像增强引言图像增强引言3.4.3.2 空域图像增强空域图像增强3.4.3.3 频域图像增强频域图像增强n图像的增强用于调整图像的对比度,突出图像图像的增强用于调整图像的对比度,突出
3、图像中的重要细节,改善视觉质量。通常采用灰度中的重要细节,改善视觉质量。通常采用灰度直方图修改技术进行图像增强。直方图修改技术进行图像增强。n图像增强的定义图像增强的定义n图像增强的空域法图像增强的空域法n图像增强的频域法图像增强的频域法3.4.3.1 图像增强引言图像增强引言n图像增强技术的主要目标是,通过对图像的图像增强技术的主要目标是,通过对图像的处理,使图像比处理前更适合一个特定的应处理,使图像比处理前更适合一个特定的应用用预处理预处理n可能的应用:显示、打印、印刷、识别、分析、可能的应用:显示、打印、印刷、识别、分析、创艺等创艺等n可能的处理策略:空域策略、频域策略可能的处理策略:空
4、域策略、频域策略图像增强的定义图像增强的定义n去除噪音去除噪音n边缘增强边缘增强n提高对比度提高对比度n增加亮度增加亮度n改善颜色效果改善颜色效果n改善细微层次改善细微层次通常与改善视觉效果相一致通常与改善视觉效果相一致图像增强的定义图像增强的定义-可能的处理可能的处理图像增强举例图像增强举例图像增强举例图像增强举例2图像增强的空域法图像增强的空域法n图像增强的空域法图像增强的空域法n点运算法点运算法灰度级变换灰度级变换n寻找一个合适的变换寻找一个合适的变换Tn模板运算法模板运算法空域过滤器空域过滤器n寻找一个合适的模板寻找一个合适的模板n几何变换法几何变换法变形矫正变形矫正n基于色彩的处理基
5、于色彩的处理n频域增强的理论基础频域增强的理论基础n频域增强的处理方法频域增强的处理方法n频域增强与空域增强的关系频域增强与空域增强的关系图像增强的频域法图像增强的频域法n卷积理论卷积理论n被处理图像被处理图像f(x,y)n变换函数变换函数h(x,y)/*线性、位置无关操作线性、位置无关操作n目标图像目标图像g(x,y)有卷积:有卷积:g(x,y)=h(x,y)*f(x,y)有等式:有等式:G(u,v)=H(u,v)F(u,v)有等式:有等式:g(x,y)=F-1H(u,v)F(u,v)空域法空域法-频域增强的理论基础频域增强的理论基础n图图像像变变化化平平缓缓的的部部分分靠靠近近频频率率平平
6、面面的的圆圆心心,这这个个区域为低频区域。区域为低频区域。n图图像像中中的的边边、噪噪音音、变变化化陡陡峻峻的的部部分分,以以放放射射方方向离开频率平面的圆心,这个区域为高频区域。向离开频率平面的圆心,这个区域为高频区域。频率平面与图像空域特性的关系频率平面与图像空域特性的关系边、噪音、变化陡峭部分边、噪音、变化陡峭部分变化平缓部分变化平缓部分uv频域增强的原理频域增强的原理变化平缓部分变化平缓部分uv频域增强的原理频域增强的原理2边、噪音、变化陡峭部分边、噪音、变化陡峭部分n对于给定的图像对于给定的图像f(x,y)和目标,计算出它的和目标,计算出它的傅立叶变换傅立叶变换F(u,v)n选择一个
7、变换函数选择一个变换函数H(u,v)/*并非到空域找并非到空域找n计算出目标图像计算出目标图像g(x,y)g(x,y)=F-1H(u,v)F(u,v)频域增强的处理方法频域增强的处理方法n卷积的离散表达式,基本上可以理解为模板卷积的离散表达式,基本上可以理解为模板运算的数学表达方式运算的数学表达方式 M-1 N-1g(x,y)=f*h=f(m,n)h(x m,y n)m=0 n=0n因此,卷积的冲击响应因此,卷积的冲击响应h(x,y),被称为空域卷积,被称为空域卷积模板,模板,这种称谓仅在模板相对中心原点是对称这种称谓仅在模板相对中心原点是对称的时,才是成立的的时,才是成立的频域增强与空域模板
8、增强的关系频域增强与空域模板增强的关系n在实践中,小的空间模板比傅立叶变换用在实践中,小的空间模板比傅立叶变换用得多得多,因为它们易于实现,操作快捷。得多得多,因为它们易于实现,操作快捷。n对对于于很很多多在在空空域域上上难难以以表表述述清清楚楚的的问问题题,对对频频域域概概念念的的理理解解就就显显得得十十分分重重要要。在在压压缩中我们会体会到缩中我们会体会到频域增强与空域增强的关系频域增强与空域增强的关系23.4.3.2 空域图像增强空域图像增强3.4.3.2.1 点运算增强点运算增强3.4.3.2.2 直方图增强直方图增强3.4.3.2.3 彩色图像增强彩色图像增强3.4.3.2.4 空域
9、过滤器空域过滤器3.4.3.2.1 点运算增强点运算增强n点运算点运算灰度级变换增强灰度级变换增强n灰度级变换的应用灰度级变换的应用n亮度调整亮度调整、对比度拉伸对比度拉伸、灰度级切片灰度级切片n获取变换函数的方法获取变换函数的方法n固定函数、交互样点插值、直方图固定函数、交互样点插值、直方图n灰度级变换的分析灰度级变换的分析点运算增强点运算增强-亮度调整亮度调整n灰度级变换的应用之一灰度级变换的应用之一n亮度调整亮度调整加亮、减暗图像加亮、减暗图像25512825532255128255218点运算增强点运算增强2对比度拉伸对比度拉伸n灰度级变换的应用之二灰度级变换的应用之二对比度拉伸对比度
10、拉伸提高、降低对比度提高、降低对比度2551282551420降低对比度降低对比度255482550218提高对比度提高对比度P1P2点运算增强点运算增强3灰度级变换的应用灰度级变换的应用n提高对比度提高对比度n通常通过直方图得到两个拐点的位置通常通过直方图得到两个拐点的位置n 降低对比度降低对比度n降低对比度一般用于输出设备的灰度级小降低对比度一般用于输出设备的灰度级小于输入图像的灰度级的情况,如显示傅立叶于输入图像的灰度级的情况,如显示傅立叶频谱时频谱时点运算增强点运算增强4灰度级变换的应用灰度级变换的应用通过直方图得到两个拐点通过直方图得到两个拐点P1、P2的位置的位置p(rk)nkP1
11、P2点运算增强点运算增强5-灰度级变换的应用灰度级变换的应用n局部提高、局部降低对比度局部提高、局部降低对比度255128255142025548255019621623点运算增强点运算增强6-灰度级切片灰度级切片灰度级变换的应用之三灰度级变换的应用之三灰度级切片灰度级切片255482550134176255142255214048点运算增强点运算增强-获取变换函数的方法获取变换函数的方法 获取变换函数的方法之一获取变换函数的方法之一固定函数:指数函数、正玄函数、分段直线、固定函数:指数函数、正玄函数、分段直线、对数函数,如显示傅立叶的对数函数,如显示傅立叶的s=c log(1+|r|)s=c
12、 log(1+|r|)2551420255021623点运算增强获取变换函数的方法点运算增强获取变换函数的方法2n 获取变换函数的方法之二获取变换函数的方法之二交互样点插值交互样点插值用过点的三次样条插值曲线,获得变换函数用过点的三次样条插值曲线,获得变换函数点运算增强点运算增强灰度级变换的分析灰度级变换的分析n灰度级变换对图像层次有负面影响灰度级变换对图像层次有负面影响n原因:由于变换是在有限个灰度级上进行的,原因:由于变换是在有限个灰度级上进行的,因此会造成层次的减少(见实例)因此会造成层次的减少(见实例)n改进:通过输入较多层次(如改进:通过输入较多层次(如28),保证在,保证在图像上进
13、行灰度级变换后,其输出保留足够图像上进行灰度级变换后,其输出保留足够的层次的层次3.4.3.2.2 直方图增强直方图增强n直方图增强直方图增强n直方图均衡化直方图均衡化n直方图匹配直方图匹配直方图均衡化直方图均衡化n一种自动调节图像对比度质量的算法一种自动调节图像对比度质量的算法n使用的方法:灰度级变换:使用的方法:灰度级变换:s=T(r)n基本思想:通过灰度级基本思想:通过灰度级r的概率密度函数的概率密度函数p(rk),求出灰度级变换求出灰度级变换T(r)nr正则化到正则化到0,1 k k sk=T(rk)=p(rj)=nj/n j=0 j=0直方图均衡化的技术要点直方图均衡化的技术要点n公
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