數(shù)字圖像處理 灰度變換

1、第4章 圖像的灰度變換1BIT第2頁第4章 圖像的灰度變換4.1灰度變換的基本方法灰度變換的基本方法4.2二值化和閾值處理二值化和閾值處理4.3 灰度的線性變換灰度的線性變換4.4灰度的非線性變換灰度的非線性變換第3頁第4章 圖像的灰度變換n背景背景 圖像質(zhì)量差：獲取圖像時光照不正常、噪聲影響及發(fā)生圖像質(zhì)量差：獲取圖像時光照不正常、噪聲影響及發(fā)生畸變畸變 改善圖像質(zhì)量改善圖像質(zhì)量 圖像增強：不考慮圖像質(zhì)量下降的原因（方法包括灰度變圖像增強：不考慮圖像質(zhì)量下降的原因（方法包括灰度變換、平滑處理等）換、平滑處理等） 圖像復(fù)原（恢復(fù)）：建立降質(zhì)模型，恢復(fù)原始圖像圖像復(fù)原（恢復(fù)）：建立降質(zhì)模型，恢復(fù)原

2、始圖像第4頁第4章 圖像的灰度變換n灰度變換灰度變換(gray-scale transformation, GST) 根據(jù)要求按一定關(guān)系逐點改變原圖像中每一個像根據(jù)要求按一定關(guān)系逐點改變原圖像中每一個像素灰度值的方法素灰度值的方法 圖像增強中的空域處理技術(shù)圖像增強中的空域處理技術(shù) 目的是改善圖像畫質(zhì)目的是改善圖像畫質(zhì) 表示方法表示方法 設(shè)原圖像像素的灰度值設(shè)原圖像像素的灰度值D = f(x, y)，處理后圖像像素的，處理后圖像像素的灰度值灰度值D=g(x, y)，D和和D間的關(guān)系為間的關(guān)系為 D= TD g(x, y)=Tf(x, y)第5頁第4章 圖像的灰度變換n灰度線性變換灰度線性變換 若

3、若g(x, y)=T f(x, y)=af(x, y) + b 是一個線性或分是一個線性或分段線性的單值函數(shù)，則由它確定的變換稱為灰段線性的單值函數(shù)，則由它確定的變換稱為灰度線性變換度線性變換 如：圖像的灰度范圍較窄，圖像看起來比較模如：圖像的灰度范圍較窄，圖像看起來比較模糊，造成目標(biāo)圖像灰度值與背景灰度值接近。糊，造成目標(biāo)圖像灰度值與背景灰度值接近。第6頁第4章 圖像的灰度變換n灰度的非線性變換灰度的非線性變換 圖像的像素集中于中間灰度部分，而其它部分圖像的像素集中于中間灰度部分，而其它部分的像素很少?？梢詨嚎s像素少的部分，擴展像的像素很少。可以壓縮像素少的部分，擴展像素集中的部分素集中的部

4、分 直方圖均衡化處理等屬于非線性灰度變換直方圖均衡化處理等屬于非線性灰度變換第7頁第4章 圖像的灰度變換4.1灰度變換的基本方法灰度變換的基本方法4.2二值化和閾值處理二值化和閾值處理4.3 灰度的線性變換灰度的線性變換4.4 灰度直方圖及均衡化處理灰度直方圖及均衡化處理第8頁第4章 圖像的灰度變換n非零元素取一法非零元素取一法 方法：如果像素灰度值為零，則其灰度值不變；方法：如果像素灰度值為零，則其灰度值不變；對于灰度值不為零的像素，灰度值變?yōu)閷τ诨叶戎挡粸榱愕南袼?，灰度值變?yōu)?55。 非零元素取一法函數(shù)表達(dá)式非零元素取一法函數(shù)表達(dá)式0),(0),(,255, 0),(yxfyxfyxg第9

5、頁第4章 圖像的灰度變換n固定閾值法固定閾值法 為灰度圖像設(shè)定一個閾值為灰度圖像設(shè)定一個閾值 T ，把灰度值小于給，把灰度值小于給定閾值定閾值 T 的像素灰度置為的像素灰度置為0，大于，大于 T 的像素灰度的像素灰度置為置為255 函數(shù)表達(dá)式函數(shù)表達(dá)式TyxfTyxfyxg),(),(,255, 0),(T=100第10頁第4章 圖像的灰度變換nMatLab函數(shù)函數(shù) I=imread(rice.tif); for i=1:256 for j=1:256 J(i,j)=0; if I(i,j)100 J(i,j)=255; end end end subplot(1,2,1),imshow(I)

6、; subplot(1,2,2),imshow(J);或者使用或者使用 BW = im2bw(I,level)level : 0至至1間取值間取值。當(dāng)像素的灰當(dāng)像素的灰度值小于度值小于level 時為黑時為黑（0），），否則為白否則為白（1）這里這里level取取100/255.第11頁第4章 圖像的灰度變換n雙固定閾值法雙固定閾值法 預(yù)先為灰度圖像設(shè)定兩個閾值預(yù)先為灰度圖像設(shè)定兩個閾值T1和和T2，把灰度值，把灰度值小于給定閾值小于給定閾值T1的像素灰度置為的像素灰度置為0；大于；大于T1且小且小于于T2的像素灰度置為的像素灰度置為255；大于；大于T2的像素灰度置的像素灰度置為為0 函數(shù)表

7、達(dá)式函數(shù)表達(dá)式2211),(),(),(, 0,255, 0),(TyxfTyxfTTyxfyxg第12頁第4章 圖像的灰度變換4.1灰度變換的基本方法灰度變換的基本方法4.2二值化和閾值處理二值化和閾值處理4.3 灰度的線性變換灰度的線性變換4.4灰度直方圖及均衡化處理灰度直方圖及均衡化處理第13頁第4章 圖像的灰度變換n背景背景 曝光不足或過度情況下，圖像灰度局限在很窄的曝光不足或過度情況下，圖像灰度局限在很窄的范圍內(nèi)，圖像中的像素灰度沒有層次范圍內(nèi)，圖像中的像素灰度沒有層次 采用一個線性單值函數(shù)，對圖像內(nèi)的每一個像素采用一個線性單值函數(shù)，對圖像內(nèi)的每一個像素灰度做線性擴展，提高灰度層次灰

8、度做線性擴展，提高灰度層次第14頁第4章 圖像的灰度變換1. 簡單線性變換簡單線性變換 設(shè)原圖像設(shè)原圖像 f(x, y)的灰度范圍為的灰度范圍為z1, z2，線性變換，線性變換后圖像后圖像g (x, y)的灰度范圍為的灰度范圍為z1, z2。 那么那么g (x, y)和和f(x, y)間的關(guān)系為：間的關(guān)系為：如果如果|z2 - z1|大于大于|z2 - z1|，使得變換后像素的灰度，使得變換后像素的灰度差增大，對比度增大，圖像質(zhì)量得到增強。差增大，對比度增大，圖像質(zhì)量得到增強。),(),(112121zyxfzzzzzyxg第15頁第4章 圖像的灰度變換灰度變換方程灰度變換方程 當(dāng)當(dāng)a1，輸出

9、圖像的對比度增大，輸出圖像的對比度增大 當(dāng)當(dāng)a1，輸出圖像的對比度減小，輸出圖像的對比度減小 當(dāng)當(dāng)a=1且且b0時時，輸出圖像的灰度值上移或下移，輸出圖像的灰度值上移或下移，使得圖像變亮或暗，使得圖像變亮或暗 當(dāng)當(dāng)a=-1，b=255時，圖像灰度正好反轉(zhuǎn)時，圖像灰度正好反轉(zhuǎn) 當(dāng)當(dāng)a0時，原圖像的暗區(qū)域變亮，亮區(qū)域時，原圖像的暗區(qū)域變亮，亮區(qū)域變暗變暗byxafyxfTyxg),(),(),(第16頁第4章 圖像的灰度變換nMatLab函數(shù)函數(shù) J = imadjust (I, low_in high_in , low_out high_out) 例：例： I = imread(pout.tif

10、); J = imadjust(I,0.3 0.7,); imshow(I), figure, imshow(J) K = imadjust(I,0.0 1,0.3 0.7); figure, imshow(K)IJK第17頁第4章 圖像的灰度變換（2）窗口灰度變換）窗口灰度變換 保留灰度級在保留灰度級在 L, U 間的值，將大于間的值，將大于 U 的灰度的灰度值置為值置為255，小于，小于 L 的灰度置為的灰度置為0 方程方程UyxfUyxfLLyxfyxfyxg),(),(),(255),(0),(L表示窗口的下限，表示窗口的下限，U表示窗口的上限表示窗口的上限第18頁第4章 圖像的灰度變換（3）分段線性