第四章圖像增強(qiáng)

• 1_圖像增強(qiáng)的概念
• 2_空間域增強(qiáng)
• • 2.1_圖像增強(qiáng)的點(diǎn)運(yùn)算
  • • 2.1.1_灰度變換
    • 2.1.2_直方圖均衡化
    • 2.1.3 直方圖規(guī)定化

1_圖像增強(qiáng)的概念

什么是圖像增強(qiáng)：圖像增強(qiáng)是采用一系列技術(shù)去改善圖像的視覺(jué)效果,或?qū)D像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或機(jī)器進(jìn)行分析和處理的形式。

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兩種圖像增強(qiáng)方法：空間域增強(qiáng)、頻率域增強(qiáng)
空間域增強(qiáng)是直接對(duì)圖像各像素進(jìn)行處理；
頻率域增強(qiáng)是對(duì)圖像經(jīng)傅立葉變換后的頻譜成分進(jìn)行處理，然后逆傅立葉變換獲得所需的圖像。

本章知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：

2_空間域增強(qiáng)

2.1_圖像增強(qiáng)的點(diǎn)運(yùn)算

2.1.1_灰度變換

灰度變換可調(diào)整圖像的灰度動(dòng)態(tài)范圍或圖像對(duì)比度，是圖像增強(qiáng)的重要手段之一。

線性變換
令圖像f(i，j)的灰度范圍為[a,b]，線性變換后圖像g(i，j)的范圍為[a′,b′]，如圖，g(i，j)與f(i，j)之間的關(guān)系式為：g(i,j) = d + (b’-d)/(b-a)*(f(i,j) - a)

對(duì)曝光不足或過(guò)度的圖像采用線性變換對(duì)圖像每一個(gè)像素灰度作線性拉伸。可有效地改善圖像視覺(jué)效果。

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分段線性變換

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非線性灰度變換
例如：對(duì)數(shù)變換和指數(shù)變換

本節(jié)總結(jié)：當(dāng)變換的斜率大于1時(shí)，效果為水平拉伸（灰度等級(jí)密度減小），變換的斜率小于1時(shí)，效果為水平縮放（灰度等級(jí)密度增大）
下面的例子哪段的斜率大于1，哪段的小于1呢？

答案是：兩頭的小于1，中間的大于1

2.1.2_直方圖均衡化

由于灰度等級(jí)分布均勻，圖像動(dòng)態(tài)范圍大，圖像清晰，所以本方法的思想就是通過(guò)對(duì)原圖像進(jìn)行某種變換，使原圖像的灰度直方圖修正為均勻分布的直方圖

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均衡化原理

頻率較小的某些灰度等級(jí)被合并到一個(gè)或幾個(gè)灰度等級(jí)中，即頻率小的部分被壓縮，而頻率大的部分被增強(qiáng)。

直方圖均衡化的實(shí)質(zhì)是減少灰度等級(jí)換取對(duì)比度的擴(kuò)大。

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直方圖均衡化的兩個(gè)規(guī)則：

變化圖像趨勢(shì)不得有交叉

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確保映射后的像素灰度在允許的范圍內(nèi)

推論:

結(jié)合此圖像可知,原圖像每一個(gè)灰度值的出現(xiàn)次數(shù) 和 最后投影到新圖像上對(duì)應(yīng)得到的新灰度值的次數(shù)相等

設(shè)原圖像上兩個(gè)灰度值a1,a2，對(duì)應(yīng)均衡化之后的新圖像上兩點(diǎn)b1,b2，若a1<a2，則必有b1<b2（相應(yīng)的若a1>a2，則必有b1>b2）

均衡化的步驟及原理（本例不采用歸一化的方法，也不采用連續(xù)的思想，因?yàn)槟菢觿傞_(kāi)始不容易理解）：

左圖為原圖像，右圖為映射圖像，其中灰度值s為原圖中灰度值r映射得到的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，由推論2可知：

若r_a < r，則必有s_a< s(其中s_a是r_a映射后的點(diǎn))

所以有關(guān)系式，若r_k對(duì)應(yīng)s_k，則${\sum }_{i=1}^{k}P(r_i)$ = ${\sum }_{i=1}^{k}P(s_i)$

由于我們盡量讓每一段的平均概率（下面簡(jiǎn)稱為均高）都盡量如右圖的高($\frac{1}{n}$)，所以即可得到每一個(gè)對(duì)應(yīng)的s_k值：
由底長(zhǎng) = 面積/高得
s_k = (${\sum }_{i=1}^{k}P(r_i)$) / ($\frac{1}{n}$)
但是這樣得到的s_k值是不準(zhǔn)確的，為什么不準(zhǔn)確呢，舉例：若灰度值為0到7，可這樣計(jì)算很有可能會(huì)出現(xiàn)小數(shù)的結(jié)果，所以我們每次取近似值（取距離結(jié)果最近的灰度值）

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例題：

2.1.3 直方圖規(guī)定化

直方圖規(guī)定化是使原圖像灰度直方圖變成規(guī)定形狀的直方圖而對(duì)圖像作修正的增強(qiáng)方法。
通俗的說(shuō)就是，你事先知道，若直方圖能改為某個(gè)形狀將會(huì)使得圖像增強(qiáng)效果最好，所以你就預(yù)先設(shè)定出來(lái)這個(gè)形狀，并將原圖像盡力去擬合成此形狀，但是如果直接去擬合，難度很大，所以先將設(shè)定好的直方圖和原圖像的直方圖均衡化（設(shè)定好的直方圖均衡化后會(huì)得到其逆變換公式），將原圖像的均衡化后的直方圖去擬合設(shè)定好的并均衡化的直方圖，最后利用逆變換公式進(jìn)行最后一步

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的第四章图像增强的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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