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1、數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 第六章 圖像增強(qiáng)技術(shù) 黃愛(ài)民 安向京 駱力 中國(guó)水利水電出版社 新世紀(jì)電子信息與自動(dòng)化系列課程改革教材 ISBN7-5084-2930-3 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 第六章 圖像增強(qiáng) 目的：改善圖像的質(zhì)量。 對(duì)某種具體的、特定的應(yīng)用有益。 預(yù)處理 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 改善圖像視覺(jué)效果的算子分類 1、對(duì)圖像內(nèi)容的敏感程度： 上下文無(wú)關(guān)：位置不變，參數(shù)確定 上下文有關(guān)：位置變化，參數(shù)由圖像局部特征確 定 2、覆蓋的運(yùn)算面積：局部運(yùn)算、整體運(yùn)算 3、應(yīng)用目標(biāo)：清除噪聲、增強(qiáng)特征 4、所屬技術(shù)范疇：頻域法、空域法、混合法 注意數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 圖 6-1
2、 圖像中 (x,y)點(diǎn)的 5*5鄰域 x 算子 T作用的點(diǎn) (x,y)及其鄰域 y 圖像原點(diǎn) 圖像 (x,y) 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 圖像增強(qiáng) 6.1頻域?yàn)V波 6.2點(diǎn)運(yùn)算 6.3圖像間算術(shù)和邏輯運(yùn)算 6.4線性空域?yàn)V波 6.5非線性空域?yàn)V波 6.6彩色圖像增強(qiáng) 6.7幾何運(yùn)算 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 需保留的頻率分量： H(u,v)=1； 需抑制的頻率分量： H(u,v)=0。 f(x,y) F(u,v) H(u,v)F(u,v) G(u,v) G(x,y) FFT H(u,v) FFT-1 6.1頻域?yàn)V波 ),(),(),( 1 vuFvuHFyxg 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 頻域?yàn)V波流程
3、 （ 1）對(duì)輸入圖像進(jìn)行中心移位變換： 用 (-1)x+y乘以原始圖像 f(x,y)； （ 2）由（ 1）的結(jié)果計(jì)算相應(yīng)的 DFT， 即 F(u,v)； （ 3）設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臑V波函數(shù) H(u,v)，并用 H(u,v)乘以 F(u,v)； （ 4）計(jì)算（ 3）所得結(jié)果的 IDFT； （ 5）保留 (4)結(jié)果的實(shí)部； （ 6）用 (-1)x+y乘以（ 5）的結(jié)果，得到 濾波增強(qiáng)后的圖像 g(x,y）。 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 頻率濾波 6.1.1頻域平滑 6.1.2頻域銳化 6.1.3帶通（帶阻）濾波 6.1.4同態(tài)濾波 6.1.5小結(jié) 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 6.1.1頻域低通濾波 22 0 ;0
4、 ),( .),(,0 ),(,1 ),(:.1 vuvuD Dvui f D Dvui f D vuHI LP F 圖 6-3理想低通濾波器 （ a） 變換函數(shù)透視圖； （ b） 圖像方式 顯示的濾波器 （ c） 濾波器的剖面圖 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 截止頻率與所保留能量的關(guān)系 圖 6-4低通濾波器的能量與 D0的關(guān)系 （ a） 尺寸為 500500像素的圖像 （ b） 圖像的 Fourier譜 。 疊加的圓環(huán)分別具有 5、 15、 30、 80、 230像素的半 徑 ， 分別包含的能量為 90.0%、 94.6%、 96.4%、 98.0%、 99.55 1 0 1 0 ),( N u
5、N v T vuEE ),(),(),( 22 vuIvuRvuE u v TEvuE /),(1 0 0 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) IHPF的圖像處理效果 （ c） （ b） （ a） 圖 6-5 圖像 6-3（ a）經(jīng)過(guò)理想低通濾波器的結(jié)果， 對(duì)應(yīng)的半徑分別為 15、 30、 80，濾去的能量為 5.4%、 3.6%、 2%。 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 振鈴效應(yīng) G(u,v)=H(u,v)F(u,v) g(x,y)=h(x,y)*f(x,y) 圖 6-6（ a） 半徑為 5的脈沖圖像 （ b） 相應(yīng)的空間濾波器 （ c） 空域的 5個(gè)脈沖 （ d） 濾波結(jié)果 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 濾波器 1
6、 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 濾波器 2 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 巴特沃思濾波器 Butterworth /),(1 1),(:.2 2 0 nDvuDvuHB L P F 圖 6-7 BLPF特性曲線 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) BLPF的濾波結(jié)果 圖 6-8 二階 BLPF濾波的結(jié)果 （ a） 原圖像 ， （ b） 半徑 15， （ b） 半徑 30， （ d） 半徑 80 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) 指數(shù)濾波器或高斯濾波器 n0 v ) / D- D ( u ,ev)H ( u ,:3 . E L P F 圖 6-9高斯濾波器 （ a） 傳遞函數(shù)的透視圖； （ b） 圖像形式； （ c） 徑向剖面圖 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ) ELPF的濾波效果 圖 6-10 高斯濾波器的處理效果， 從左到右依次為原圖、半徑 15、 30、 80
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