遙感圖像處理：第五講 空間域增強

1、1第五講 遙感數(shù)字影像 空間域增強 主要內(nèi)容 影像增強的方法 灰度變換增強直方圖增強彩色變換增強空間域濾波增強 影像間代數(shù)運算 3一、影像增強的方法 4一、影像增強的方法 為什么要進行增強？ 影像增強的內(nèi)在機理？ 影像增強的概念 增強處理方法5為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像增強未經(jīng)處理的圖像經(jīng)增強的圖像6為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像增強未經(jīng)處理的圖像經(jīng)增強的圖像7為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像變換與增強的 方法未經(jīng)處理的圖像經(jīng)增強的圖像8為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方

2、法一、影像變換與增強的 方法未經(jīng)增強的影像： 影像輪廓、邊界辨認不清 影像平均亮度值偏低 影像亮度層次少 等等9為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像變換與增強的 方法影像增強的實質(zhì)：影像的亮度值統(tǒng)計特性和亮度值的空間頻率特征。10為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像變換與增強的 方法11為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像變換與增強的 方法影像增強(image enhancement) ： 為了使分析者能容易確切地識別影像內(nèi)容，按照特定目的對影像數(shù)據(jù)進行加工，使部分信息得到增強的過程。12為什么進行增強 影像增

3、強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像變換與增強的 方法高頻增強13為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像變換與增強的 方法低頻增強14為什么進行增強 影像增強機理 影像增強概念 增強處理方法一、影像變換與增強的 方法15圖像增強的方法分類為兩大類：空間域方法和頻域方法?！翱臻g域”一詞是指圖像平面自身，這類方法是以對圖像的像素直接處理為基礎的?！邦l域”處理技術是以修改圖像的傅氏變換為基礎的。16二、影像灰度變換增強17二、灰度變換增強18二、灰度變換增強線性變換19二、灰度變換增強線性變換20二、灰度變換增強線性變換21二、灰度變換增強 22二、灰度變換增強 23

4、二、灰度變換增強 24二、灰度變換增強 （a）變換函數(shù)的形式；點（r1,s1）和（r2，s2）的位置控制了變換函數(shù)的形狀。如果r1=s1且r2=s2，變換為一線性函數(shù)，產(chǎn)生一個沒有變化的灰度級。如果r1=r2,s1=0，且s2=L-1，變換為閾值函數(shù)，并產(chǎn)生二值圖像。設置（r1,s1）=（rmin,0）, （r2，s2）=（rmax,L-1），變換結果見圖c；設置r1=r2=m，變換結果見圖d。25二、灰度變換增強 非線性變換 實質(zhì)：對要進行變換的亮度值范圍有選擇的，隨亮度值變化而連續(xù)變化。與線性變換關系：用分段直線近似地逼近類型：對數(shù)變換、指數(shù)變換26對數(shù)變換 指數(shù)變換二、灰度變換增強 對數(shù)

5、變換一般表達式為： s = clog(1+r)其中c為常數(shù)，r0. 此種變換使一窄帶灰度輸入值映射為一寬帶輸出值。對數(shù)變換主要用于拉伸圖像中的暗的部分，而壓縮亮的部分。27二、灰度變換增強 對數(shù)變換對數(shù)變換 指數(shù)變換28二、灰度變換增強 指數(shù)變換一般形式為： scr 其中，c和為正常數(shù)。對數(shù)變換 指數(shù)變換29二、灰度變換增強 指數(shù)變換對數(shù)變換 指數(shù)變換1的值和1時起到壓縮的效果； 1起到擴展的效果；30二、灰度變換增強 指數(shù)變換特點：對圖像亮的部分，擴大了灰度間隔，突出了細節(jié)-拉伸；對圖像暗的部分，縮小了灰度間隔，弱化了細節(jié)-壓縮。對數(shù)變換 指數(shù)變換31三、直方圖增強 32三、直方圖增強 直方

6、圖均衡化 直方圖匹配 33三、直方圖增強 暗色圖像中，直方圖的組成成分集中在灰度級低的一側。明亮圖像的直方圖則側向與灰度級高的一側。低對比度圖像的直方圖窄而集中于灰度級的中部；對于黑白圖像，這意味著暗淡，好像灰度被沖淡一樣。高對比度圖像中，直方圖的成分覆蓋了灰度級很寬的范圍，而且，像素的分布沒有太不均勻，只有少量垂線比其它的高許多。結論若一幅圖像其像素占有全部可能的灰度級并且分布均勻，則這樣的圖像有高度對比度和多變的灰度色調(diào)。34三、直方圖增強 直方圖均衡化 是使變換后圖像灰度值的概率密度為均勻分布的映射變換方法。通過直方圖均衡化處理，圖像對比度得到了提高。直方圖均衡化 直方圖匹配35直方圖均

7、衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 36直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 直方圖均衡化計算步驟37直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 直方圖均衡化過程中的特殊問題：有圖像f(x,y):寬300，高10，像素偏暗38直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 39直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 40直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 41直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 42直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 43直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 44直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 45直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 46直方圖均衡化 直方圖匹配三、

8、直方圖增強 47直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 48直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 49直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 50直方圖均衡化 直方圖匹配三、直方圖增強 a.直方圖均衡化變換函數(shù)；b. 直方圖均衡過的圖像；c. b圖像的直方圖51直方圖均衡化 直方圖匹配a. 規(guī)定的直方圖；b. 曲線（1）和（2）是用規(guī)定的直方圖，根據(jù)不同公式計算得到的；c. 用曲線（2）映射增強的圖像；d. c圖像的直方圖52四、彩色變換增強 53四、彩色變換增強 真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術 54真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術 四、彩色變換增強 概念：把能

9、真實反應或近似反應地物本來顏色的影像叫真彩色影像。實例：TM影像三個可見光波段TMl、TM2和TM3的合成影像近似為真彩色影像。 TMl藍、TM2綠、TM3紅55真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術 四、彩色變換增強 56真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術四、彩色變換變換 TM1TM2TM123TM357真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術 四、彩色變換增強 58真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術 四、彩色變換增強 密度分割 實質(zhì)對影像亮度范圍進行分割，使一定 亮度間隔對應某一或幾類地物目的突出或增強影像信息59真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色

10、增強技術 四、彩色變換增強 60真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術 四、彩色變換增強 偽彩色變換 實質(zhì)：單波段影像通過三個獨立的數(shù)學變換 產(chǎn)生紅、綠、藍三個分量影像來合成偽彩色影像61真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術四、彩色變換增強 偽彩色變換 62真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術 四、彩色變換增強 偽彩色變換 63真彩色增強技術 偽彩色增強技術 假彩色增強技術 三、彩色變換 假彩色變換 實質(zhì)：三個波段影像分別賦予紅、綠、藍三個分量影像來合成假彩色影像64五、空間濾波增強 65五、空間域濾波增強 空間域濾波的基本概念 空域濾波的定義、分類平滑濾波低通濾波

11、、中值濾波銳化濾波高通濾波66五、空間域濾波增強 67五、空間域濾波增強 68五、空間域濾波增強 69五、空間域濾波增強 70五、空間域濾波增強 71五、空間域濾波增強 72五、空間域濾波增強 73五、空間域濾波增強 74五、空間域濾波增強 75五、空間域濾波增強 76五、空間域濾波增強 77五、空間域濾波增強 78五、空間域濾波增強 79五、空間域濾波增強 80五、空間域濾波增強 81五、空間域濾波增強 n=3，5，9，15和35像素的方形均值濾波器得到的相應平滑結果頂端的黑方塊大小分別為3,5,9,15,25,35,45和55個像素，邊界相隔25個像素，位于底端的字母大小在10到24點之間

12、，增量為2個點，頂端最大的字母是60個點。 82五、空間域濾波增強 83五、空間域濾波增強 84五、空間域濾波增強 85五、空間域濾波增強 86五、空間域濾波增強 （a）椒鹽噪聲污染的電路板X光圖像；（b）用3*3均值掩膜去除噪聲；（3）用3*3中值濾波器去除噪聲87五、空間域濾波增強 88五、空間域濾波增強 89五、空間域濾波增強 90五、空間域濾波增強 91五、空間域濾波增強 92五、空間域濾波增強 93五、空間域濾波增強 94五、空間域濾波增強 95五、空間域濾波增強 96五、空間域濾波增強 97五、空間域濾波增強 98五、空間域濾波增強 99五、空間域濾波增強 100 Roberts梯

13、度濾波結果101五、空間域濾波增強 102 Prewitt梯度濾波結果103五、空間域濾波增強 104 Sobel梯度濾波結果105五、空間域濾波增強 106五、空間域濾波增強 107 拉普拉斯梯度濾波結果五、空間域濾波增強 108五、空間域濾波增強 109六、影像間代數(shù)運算110基本思路： 是對兩幅(或兩幅以上)輸入影像的對應像元逐個地進行和、差、積、商的四則運算，以產(chǎn)生有增強效果的影像。 六、影像間代數(shù)運算111六、影像間代數(shù)運算（1）加組合 實際上是象元點上的輻射能量之和。疊加運算使亮度值之間出現(xiàn)“填平補齊”現(xiàn)象，可擴展每一波段影像的視覺效果。 112 (a)清晰圖像，(b)顯示了相同的

14、圖像，只是受到了均值為0且標準差有64級灰度的非相關高斯噪聲的干擾 ,(c)到(f)分別是對8，16，64，128幅圖像取平均后的結果?？梢钥吹?，取K=128進行平均處理后的圖像在視覺上已經(jīng)與原始圖像極為相似。 113六、影像間代數(shù)運算（2）減運算 主要用于提取多時相影像中隨時間而變化的信息。要進行預處理：太陽高度角、地形起伏幾何配準、平均亮度調(diào)整。114六、影像間代數(shù)運算實例B4-B3 利用不同地物之間光譜的特征,有利于突出目標與背景反差小的信息 例如:紅外波段-紅波段，突出植被115六、影像間代數(shù)運算（3）相除運算 又稱比值處理，可消除或減弱地形陰影、云影影響和植被干擾等。比值處理包括：簡單比