第三章 图像增强.ppt
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1、第三章 图像增强,问题的引入,看两个图例,分析画面效果不好的原因。,亮暗差别不是很大,解决问题的思路,提高对比度,增加清晰度,对比度的概念,对比度:通俗地讲,就是亮暗的对比程度。对比度通常表现了图像画质的清晰程度。,对比度的计算,对比度的计算公式如下:,即相邻像素间的灰度差,即相邻像素间的灰度差为的像素分布概率,其中:,像素相邻:,对比度的计算例,设图像为:,图像增强,图像增强的目的是为了改善画质,使图像的显示效果更加清晰。 本章中主要介绍的内容包括: 线性对比度展宽 动态范围调整 直方图均衡化处理 伪彩色技术,线性对比度展宽,对比度展宽的目的是:通过将亮暗差异(即对比度)扩大,来把人所关心的
2、部分强调出来。原理是,进行像素点对点的,灰度级的线性影射。该影射关系通过调整参数,来实现对亮暗差异的扩大。,线性对比度展宽 实现方法,设原图、处理后的结果图的灰度值分别为g(i,j)和f(i,j); 要求g(i,j)和f(i,j)均在0,255间变化,但是g的表现效果要优于f。 因为f和g的取值范围相同,所以通过 抑制 不重要的部分,来 扩展 所关心部分的对比度。,线性对比度展宽 实现方法,为了达到上面所提出的目的,原图(横轴上的f(i,j))与处理后图(纵轴上的g(i,j))的灰度影射关系可用下图表示。,线性对比度展宽 实现方法,将上面图示的影射关系,用计算公式表达即为:,线性对比度展宽 灰
3、级窗,当256个灰度级所表示的亮暗范围内的信息量太大,没办法很好地表述时,通过开窗的方式,每次只把窗内的灰度级展宽,而把窗外的灰度级完全抑制掉。(示例)例如,CT图像的原始数据为12bit (或是16bit),要将其显示出来,则只能转换为8bit,于是有了16归并为1(或256归并为1)的需要。这时,开骨窗、肌肉窗、组织窗就可分别清晰地显示相应的内容。,线性对比度展宽 灰级窗的实现方法,如图所示,绘级窗实际上是线性对比度展宽的一种特殊形式。,线性对比度展宽,灰级窗,动态范围调整 动态范围的概念,动态范围:是指图像中所记录的场景中从暗到亮的变化范围。动态范围对人视觉的影响:由于人眼所可以分辨的灰
4、度的变化范围是有限的,所以当动态范围太大时,很高的亮度值把暗区的信号都掩盖了。,动态范围调整 动态范围调整的思路,动态范围调整思路:通过动态范围的压缩可以将所关心部分的灰度级的变化范围扩大。动态范围调整方法分为以下两种: 1)线性动态范围调整 2)非线性动态范围调整,线性动态范围调整 基本思路,通过把原图中“不太黑”的像素也变成黑,把原图中“不太白”的相素也变成白的方式,来压缩动态范围,使新的图像中,关心部分的对比度可以展宽。如下图所示,将原来0,255范围内的亮暗变化,压缩到a,b范围内。,线性动态范围调整 实现方法,按照上面的设计思路,可以得到新图与原图的对应关系如下。 可以看到,线性动态
5、范围调整的影射关系与灰级窗的相同。,线性动态范围调整 例题,将2,7转换到0,9,作用:进行亮暗限幅,g(i,j)=9/5*f(i,j)-18/5,C=16.9211,C=26.2895,非线性动态范围调整 原理,提出非线性动态范围调整,是因为线性动态范围调整的分段线性影射不够光滑。 非线性动态范围调整,要求可以用光滑的曲线来实现。 考虑到人眼对视觉信号的处理过程中,有一个近似对数算子的环节,因此,可采用对数运算来实现非线性动态范围调整。,非线性动态范围调整示例,非线性动态范围调整 实现方法,设原图为f(i,j),处理后的图像为g(i,j),则影射关系为:,非线性动态范围调整 例题,g(i,j
6、)=9*log(f(i,j)+1),作用:将暗的部分扩展,而将亮的部分抑制。,C=16.9211,C=18.7632,直方图均衡化 基本原理,直方图均衡化方法的基本思想是,对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽,而对像素个数少的灰度级进行缩减。从而达到清晰图像的目的。 因为灰度分布可在直方图中描述,所以该图像增强方法是基于图像的灰度直方图。,设f、g分别为原图像和处理后的图像。求出原图f的灰度直方图,设为h。 显然,在0,255范围内量化时,h是一个256维的向量。,直方图均衡化方法实现 1.求直方图,例,f,注:这里为了描述方便起见,设灰度级的分布范围为0,9。,直方图均衡化方法实现 1.求直
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