空域?yàn)V波技術(shù)根據(jù)功能主要分為平滑濾波與銳化濾波1

1、空域?yàn)V波技術(shù)根據(jù)功能主要分為平滑濾波與銳化濾波，平滑濾波能減弱或消除圖像中的高頻 率分量而不影響低頻分量。因?yàn)楦哳l分量對(duì)應(yīng)圖像中的區(qū)域邊緣等灰度值具有較大變化的部 分，平滑濾波可將這些分量濾去減少局部灰度起伏，是圖像變得比較平滑。實(shí)際應(yīng)用中，平 滑濾波還可用于消除噪聲，或在提取較大目標(biāo)前去除太小的細(xì)節(jié)或?qū)⒛繕?biāo)的小間斷連接起 來。銳化濾波正好相反，實(shí)際應(yīng)用中銳化濾波常用于增強(qiáng)被模糊的細(xì)節(jié)或目標(biāo)的邊緣。空域?yàn)V波是在圖像空間通過鄰域操作完成的，實(shí)現(xiàn)的方式基本都是利用模板（窗）進(jìn)行卷積來進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)的基本步驟為：1、將模板中心與圖中某個(gè)像素位置重合；2、將模板的各個(gè)系數(shù)與模板下各對(duì)應(yīng)像素的灰度值相乘；3

2、、將所有乘積相加，再除以模板的系數(shù)個(gè)數(shù)；4、將上述運(yùn)算結(jié)果賦給圖中對(duì)應(yīng)模板中心位置的像素。常見的空域?yàn)V波器：1、鄰域平均：將一個(gè)像素鄰域平均值作為濾波結(jié)果，此時(shí)濾波器模板的所有系數(shù)都取為1。2、加權(quán)平均：對(duì)同一尺寸的模板，可對(duì)不同位置的系數(shù)采用不同的數(shù)值。實(shí)際應(yīng)用中，常取模板周邊最小的系數(shù)為1,而取內(nèi)部的系數(shù)成比例增加，中心系數(shù)最大。加權(quán)平均模板示例： TOC o 1-5 h z 21421213、高斯分布：借助楊輝三角對(duì)高斯函數(shù)進(jìn)行近似。高斯模板系數(shù)：11112113311510 10514、中值濾波：中值濾波是一種非線性濾波方式，可用如下步驟完成。（1）將模板在圖中漫游，并將模板中心與圖中

3、某個(gè)像素位置重合；（2）讀取模板下各對(duì)應(yīng)像素的灰度值；（3）將這些灰度值從小到大進(jìn)行排序；（4）找出中間值并賦給對(duì)應(yīng)模板中心位置的像素。一般情況下中值濾波的效果要比鄰域平均處理的低通濾波效果好，主要特點(diǎn)是濾波后圖像中的輪廓比較清 晰。5、最頻值濾波：通過直方圖統(tǒng)計(jì)中心像素點(diǎn)的灰度分布情況，將出現(xiàn)次數(shù)最多的灰度值（即直方圖 波峰位置）賦給中心位置的像素。如果直方圖是對(duì)稱的且僅有一個(gè)峰，那么均值、中值和最頻值相同。如 果直方圖僅有一個(gè)波峰但不對(duì)稱，那么最頻值對(duì)應(yīng)波峰，而中值總比均值更接近最頻值。6、銳化濾波：圖像銳化一般是通過微分運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的，圖像處理中最常用的微分方法是利用梯度（基于一 階微分）

4、。在離散空間，微分用差分實(shí)現(xiàn)，常用的差分模板如下：-11111-11-11-1 -1 -1空域?yàn)V波的基本原理簡(jiǎn)介圖像增強(qiáng)的概念和分類圖象增強(qiáng)技術(shù)的主要目標(biāo)是，通過對(duì)圖象的處理，使圖象比處理前更適合一個(gè)特定的應(yīng)用，比如 去除噪音等，來改善一幅圖像的視覺效果。圖像增強(qiáng)的方法分為兩大類：空間域圖像增強(qiáng)和頻域圖像增強(qiáng)，而我們這里所要介紹的均值濾波， 中值濾波，拉普拉斯變換等就是空間域圖像增強(qiáng)的重要內(nèi)容?？沼?yàn)V波的概念和分類使用空域模板進(jìn)行的圖像處理，被稱為空域?yàn)V波。模板本身被稱為空域?yàn)V波器?？沼?yàn)V波的機(jī)理就是在待處理的圖像中逐點(diǎn)地移動(dòng)模板，濾波器在該點(diǎn)地響應(yīng)通過事先定義的濾 波器系數(shù)與濾波模板掃過區(qū)域

5、的相應(yīng)像素值的關(guān)系來計(jì)算。空域?yàn)V波可以按照以下關(guān)系進(jìn)行分類：從數(shù)學(xué)形態(tài)上可以把空域?yàn)V波器分為線性濾波器和非線性濾波器：線性濾波器是線性系統(tǒng)和頻域?yàn)V波概念在空域的自然延伸。其特征是結(jié)果像素值的計(jì)算由下列公 式定義：R = wlzl + w2z2 + . + wnzn其中：wi i = 1,2, . ,n是模板的系數(shù)zi i = 1,2, . ,n是被計(jì)算像素及其鄰域像素的值線性濾波器又可以分為高通，低通和帶通濾波器。非線性濾波器使用模板進(jìn)行結(jié)果像素值的計(jì)算，結(jié)果值直接取決于像素鄰域的值，而不與線性乘 積和無關(guān)，它包括中值濾波，最大最小值濾波器等等。從處理效果上可以把空域?yàn)V波器分為平滑空間濾波器和

6、銳化空間濾波器：平滑空間濾波器用于模糊處理和減小噪聲，經(jīng)常在圖像的預(yù)處理中使用。銳化空間濾波器主要用于突出圖像中的細(xì)節(jié)或者增強(qiáng)被模糊了的細(xì)節(jié)。線性濾波器之低通均值濾波平滑線性空間濾波器的輸出響應(yīng)是包含在濾波模板鄰域內(nèi)像素的簡(jiǎn)單平均值。因此這些濾波器也 稱為均值濾波器。根據(jù)前面的介紹，它們指的都是低通濾波器。均值濾波用領(lǐng)域的均值代替像素值，減小了圖像灰度的尖銳變化。由于典型的隨機(jī)噪聲就是由這 種尖銳變化組成，因此均值濾波的主要應(yīng)用就是減噪，即除去圖像中不相干的細(xì)節(jié)，其中“不相 干”是指與濾波模板尺寸相比較小的像素區(qū)域。但是圖像邊緣也是由圖像灰度尖銳變化帶來的特 性，因而均值濾波總是存在不希望的邊

7、緣模糊的負(fù)面效應(yīng)。均值濾波器可以衍生出另一種特殊的加權(quán)均值濾波器，用不同的系數(shù)乘以像素，這樣，從權(quán)值上 看，一些像素比另一些更重要。如，處于模板中心位置的像素比其他任何像素的權(quán)值都要大，正 交方向相鄰的像素比對(duì)角項(xiàng)的權(quán)值大。非線性濾波器之中值濾波統(tǒng)計(jì)濾波器是一種非線性空間濾波器，它的響應(yīng)基于圖像濾波器包圍的圖像區(qū)域中像素的排序， 然后由統(tǒng)計(jì)排序的結(jié)果決定的值代替中心像素的值。最常見的例子就是中值濾波器，它比小尺寸 的線性平滑濾波器的模糊程度明顯要低，對(duì)處理脈沖噪聲（椒鹽噪聲）非常有效。中值濾波器的 主要功能是使擁有不同灰度的點(diǎn)看起來更接近于它的鄰近值，去除那些相對(duì)于其鄰域像素更亮或 更暗，并且

8、其區(qū)域小于濾波器區(qū)域一半的孤立像素集?？沼?yàn)V波處理時(shí)的圖像輪廓邊緣情況考慮模板在在源圖像中移動(dòng)的過程中，當(dāng)模板的一條邊與圖像輪廓重合后，模板中心繼續(xù)向圖像邊緣 靠近，那么模板的某一行或列就會(huì)處于圖像平面之外，此時(shí)最簡(jiǎn)單的方法就是將模板中心點(diǎn)的移 動(dòng)范圍限制在距離圖像邊緣不小于（n 1）/2個(gè)像素處，單處理后的圖像比原始圖像稍小。如果 要處理整幅圖像，可以在圖像輪廓邊緣時(shí)用全部包含于圖像中的模板部分來濾波所有圖像，或者 在圖像邊緣以外再補(bǔ)上一行和一列灰度為零的像素點(diǎn)（或者將邊緣復(fù)制補(bǔ)在圖像之外）?？沼?yàn)V波之去除離散點(diǎn)用上面提到的均值濾波，中值濾波等對(duì)去除一定特性的噪聲會(huì)比較有效，除此之外我們還可以