北京航空航天大学：《数字图像处理》课程教学资源（PPT课件）第四章 图像增强（主讲：谢凤英）

北京航宝毓天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4 图像增强 e原因 图像在生成、传输或变换的过程中，受光源、成像系 统性能以及通道带宽和噪声等因素影响，往往会出现清 晰度下降、对比度偏低、动态范围不足、包含噪声等降 质现象。为提高图像质量，需要进行增强处理。 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 4 图像增强 原因 图像在生成、传输或变换的过程中,受光源、成像系 统性能以及通道带宽和噪声等因素影响，往往会出现清 晰度下降、对比度偏低、动态范围不足、包含噪声等降 质现象。为提高图像质量，需要进行增强处理

北京航堂航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4图像增强 e目的 ①获得更“好”的图像，主要是改善图像的视觉效 果，提高图像的清晰度、对比度。 ②获得更“有用”的图像，主要是将图像转换成一 种更适合于人类或机器进行分析处理的形式，以便从图 像中获取更多的有用信息 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 4 图像增强 目的 ① 获得更“好”的图像，主要是改善图像的视觉效 果，提高图像的清晰度、对比度。 ② 获得更“有用”的图像，主要是将图像转换成一 种更适合于人类或机器进行分析处理的形式，以便从图 像中获取更多的有用信息

北京航堂航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4 图像增强 根据所处理的空间不同，分为： ●基于图像域的方法： 直接在图像所在的空间进行处理，有时也叫空域处理 ●基于变换域的方法： 在图像变换域间接进行，有时也叫频域处理 ®根据处理策略不同，分为： 点处理、邻域处理、全图处理 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 根据所处理的空间不同,分为: 基于图像域的方法： 直接在图像所在的空间进行处理, 有时也叫空域处理 基于变换域的方法： 在图像变换域间接进行，有时也叫频域处理 根据处理策略不同，分为： 点处理、邻域处理、全图处理 4 图像增强

北京航堂航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4 图像增强 4.1灰度变换 4.2直方图处理 4.3图像平滑 4.4图像锐化 4.5同态增晰 4.6伪彩色增强 4.7图像增强案例分析 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 4.1 灰度变换 4.2 直方图处理 4.3 图像平滑 4.4 图像锐化 4.5 同态增晰 4.6 伪彩色增强 4.7 图像增强案例分析 4 图像增强

北京航室航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4.1灰度变换 ®灰度变换的定义： g(x,y)=T[f(x,y)] 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 4.1 灰度变换 g(x, y) = T[ f (x, y)] 灰度变换的定义:

北京航堂航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4.1.1 线性变换 e原理：f(x,y)的动态范围[a,b]→g(x,y)的动态范围[c,d] ®原因：灰度集中在某个较小的范围（对比度低) e公式：g(x,y)=[(d-c)(b-a[f(x,y)-a+c 8(x,y 8(x,y) d a b f(x,y) a b f(x,y) 压缩效果 拉伸效果 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英f (x, y) 4.1.1 线性变换 原理: 的动态范围 [a,b] g(x, y) 的动态范围 [c,d] g(x, y) f (x, y) c d a b 公式： g(x, y) = [(d − c)/(b − a)][ f (x, y) − a] + c g(x, y) f (x, y) c d a b 压缩效果 拉伸效果 原因：灰度集中在某个较小的范围（对比度低）

北京航堂航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4.1.2 分段线性变换 为了突出感兴趣的目标或灰度区间，相对抑制那些不感 兴趣的灰度区间，可以采用分段线性变换，常用的方法是分 段作线性变换。 cf(x,y)la 0<f(x,y)<a g(x,y)=(f(x,y)-a)(d-c)/(b-a)+c a≤f(x,y)≤b (Mg-d)(f(x,y)-b)/(M,-b)+bb<f(x,y)<M g(x,y) d C a b M f(x,y) 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 4.1.2 分段线性变换 为了突出感兴趣的目标或灰度区间，相对抑制那些不感 兴趣的灰度区间，可以采用分段线性变换，常用的方法是分 段作线性变换。      − − − +   − − − +     = g f M f M d f x y b M b b b f x y f x y a d c b a c a f x y b cf x y a f x y a g x y ( )( ( , ) )/( ) ( , ) ( ( , ) )( )/( ) ( , ) ( , )/ 0 ( , ) ( , ) a b M f M g c d f (x, y) g(x, y)

北京航室航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4.1.2分段线性变换 若大部分像素的灰阶分布在[a,b]之间， 小部分灰 度级超出了此区域，为了改善增强效果，可以用如下所 示的变换关系： 0<f(x,y)<a 8(x,y)= d-C(f(x.y)-a)+c a≤f(x,y)≤b b≤f(x,y)<M 8(x,y片 d a b M,f(x,y) 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 若大部分像素的灰阶分布在[a, b]之间 ，小部分灰 度级超出了此区域，为了改善增强效果，可以用如下所 示的变换关系： M f b f x y a f x y b f x y a f x y a c d b a d c c g x y       − +      − − = ( , ) ( , ) 0 ( , ) ( , ) ( ( , ) ) 4.1.2 分段线性变换 a b M f c d f (x, y) g(x, y)

北京航室航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4.1.3非线性变换 ●变换函数方程为非线性的变换称为非线性变换。 ●突出感兴趣的区间，相对抑制不感兴趣的灰度区域 ●往往以牺牲某些灰度范围的图像信息（灰度压缩），来 换取其它灰度范围的图像信息的改善（灰度拉伸） 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 变换函数方程为非线性的变换称为非线性变换。 4.1.3 非线性变换 突出感兴趣的区间，相对抑制不感兴趣的灰度区域 往往以牺牲某些灰度范围的图像信息（灰度压缩），来 换取其它灰度范围的图像信息的改善（灰度拉伸）

北京航堂航天大学 BEIHANG UNIVERSITY 4.1.3非线性变换 对数拉伸 gx,y)=a+If(x.y)+1] b.Inc 指数拉伸g(x,y)=b/(x,)a-1 g(x,y) g(x,y) a f(x,y) 0 a f(x,) 对数拉伸 指数拉伸 宇航学院·谢凤英

宇航学院 谢凤英 4.1.3 非线性变换 b c f x y g x y a ln ln[ ( , ) 1] ( , )  + 对数拉伸 = + ( , ) 1 [ ( , ) ] = − c f x y −a 指数拉伸 g x y b 0 f (x, y) g (x, y) a 0 f (x, y) g (x, y) a 对数拉伸 指数拉伸