數(shù)字圖像處理灰度級(jí)變換

第三章圖像增強(qiáng)問(wèn)題的引入

看兩個(gè)圖例，分析畫(huà)面效果不好的原因。亮暗差別不是很大解決問(wèn)題的思路

提高對(duì)比度，增加清晰度對(duì)比度的概念

對(duì)比度：通俗地講，就是亮暗的對(duì)比程度。對(duì)比度通常表現(xiàn)了圖像畫(huà)質(zhì)的清晰程度。對(duì)比度的計(jì)算對(duì)比度的計(jì)算公式如下：即相鄰像素間的灰度差即相鄰像素間的灰度差為δ的像素分布概率其中：像素相鄰：四近鄰八近鄰對(duì)比度的計(jì)算例設(shè)圖像為：圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)的目的是為了改善畫(huà)質(zhì)，使圖像的顯示效果更加清晰。本章中主要介紹的內(nèi)容包括：線性對(duì)比度展寬動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整直方圖均衡化處理偽彩色技術(shù)線性對(duì)比度展寬對(duì)比度展寬的目的是：通過(guò)將亮暗差異（即對(duì)比度）擴(kuò)大，來(lái)把人所關(guān)心的部分強(qiáng)調(diào)出來(lái)。原理是，進(jìn)行像素點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，灰度級(jí)的線性影射。該影射關(guān)系通過(guò)調(diào)整參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)亮暗差異的擴(kuò)大。線性對(duì)比度展寬

——實(shí)現(xiàn)方法設(shè)原圖、處理后的結(jié)果圖的灰度值分別為[f(i,j)]和[g(i,j)];要求[g(i,j)]和[f(i,j)]均在[0，255]間變化，但是g的表現(xiàn)效果要優(yōu)于f。因?yàn)閒和g的取值范圍相同，所以通過(guò)抑制不重要的部分，來(lái)擴(kuò)展所關(guān)心部分的對(duì)比度。線性對(duì)比度展寬

——實(shí)現(xiàn)方法為了達(dá)到上面所提出的目的，原圖（橫軸上的f(i,j)）與處理后圖（縱軸上的g(i,j)）的灰度影射關(guān)系可用下圖表示。255abfg255gagbαγβ(i,j)(i,j)線性對(duì)比度展寬

——實(shí)現(xiàn)方法

將上面圖示的影射關(guān)系，用計(jì)算公式表達(dá)即為：線性對(duì)比度展寬

——灰級(jí)窗當(dāng)256個(gè)灰度級(jí)所表示的亮暗范圍內(nèi)的信息量太大，沒(méi)辦法很好地表述時(shí)，通過(guò)開(kāi)窗的方式，每次只把窗內(nèi)的灰度級(jí)展寬，而把窗外的灰度級(jí)完全抑制掉。（示例）例如，CT圖像的原始數(shù)據(jù)為12bit（或是16bit），要將其顯示出來(lái)，則只能轉(zhuǎn)換為8bit，于是有了16歸并為1（或256歸并為1）的需要。這時(shí)，開(kāi)骨窗、肌肉窗、組織窗就可分別清晰地顯示相應(yīng)的內(nèi)容。線性對(duì)比度展寬

——灰級(jí)窗的實(shí)現(xiàn)方法如圖所示，繪級(jí)窗實(shí)際上是線性對(duì)比度展寬的一種特殊形式。255abfg255gagbαγβ(i,j)(i,j)255abfg255β(i,j)(i,j)線性對(duì)比度展寬灰級(jí)窗動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整

——?jiǎng)討B(tài)范圍的概念動(dòng)態(tài)范圍：是指圖像中所記錄的場(chǎng)景中從暗到亮的變化范圍。動(dòng)態(tài)范圍對(duì)人視覺(jué)的影響：由于人眼所可以分辨的灰度的變化范圍是有限的，所以當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍太大時(shí)，很高的亮度值把暗區(qū)的信號(hào)都掩蓋了。動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整

——?jiǎng)討B(tài)范圍調(diào)整的思路動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整思路：通過(guò)動(dòng)態(tài)范圍的壓縮可以將所關(guān)心部分的灰度級(jí)的變化范圍擴(kuò)大。動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法分為以下兩種：1）線性動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整2）非線性動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整線性李動(dòng)態(tài)由范圍揉調(diào)整——基本蔽思路通過(guò)友把原冷圖中惠“不斯太黑施”的級(jí)像素吉也變張成黑暫，把胡原圖濕中“吧不太或白”輩的相勢(shì)素也倉(cāng)變成封白的煎方式撤，來(lái)凱壓縮秧動(dòng)態(tài)厚范圍豪，使杜新的飾圖像所中，涼關(guān)心院部分訴的對(duì)比粗度可建以展框?qū)?。如下鏈圖所釋示，性將原帖來(lái)[0賣(mài),2幫55泊]范圍葬內(nèi)的添亮暗塘變化這，壓旱縮到[a偏,b些]范圍騙內(nèi)。黑白ab0255線性斬動(dòng)態(tài)魚(yú)范圍涌調(diào)整——實(shí)現(xiàn)漫方法按照隆上面授的設(shè)準(zhǔn)計(jì)思線路，直可以萍得到逝新圖描與原任圖的麥對(duì)應(yīng)裝關(guān)系貪如下辜?？梢砸瓶吹?jīng)觯€將性動(dòng)雨態(tài)范個(gè)圍調(diào)經(jīng)整的仍影射春關(guān)系恥與灰奶級(jí)窗雙的相網(wǎng)同。黑白ab0255255abfg255(i,j)(i,j)線性撿動(dòng)態(tài)檔范圍館調(diào)整——例題1399821373360646820529260黑：02白：9703999003933606469005090600299900292270747900509070將[2疤,7家]轉(zhuǎn)換池到[0唱,9捏]作用擠：進(jìn)鐮行亮亂暗限旱幅g(餐i,府j)熟=9泄/5慶*f胞(i拳,j頑)-臺(tái)18鋤/5C=取16困.9斯21慢1C=懂26跪.2安89鞠5非線惠性動(dòng)繪態(tài)范旬圍調(diào)宮整——原理提出召非線戲性動(dòng)離態(tài)范飾圍調(diào)假整，面是因咱為線填性動(dòng)夠態(tài)范殊圍調(diào)世整的郵分段畫(huà)線性鼠影射梅不夠留光滑拆。非線絮性動(dòng)惰態(tài)范卻圍調(diào)若整，魚(yú)要求述可以暢用光原滑的熟曲線謹(jǐn)來(lái)實(shí)可現(xiàn)?？紤]禁到人恩眼對(duì)甚視覺(jué)得信號(hào)僚的處白理過(guò)駱程中敘，有肌一個(gè)喜近似部對(duì)數(shù)趣算子稻的環(huán)隸節(jié)，用因此粘，可斧采用剃對(duì)數(shù)超運(yùn)算閱來(lái)實(shí)隊(duì)現(xiàn)非批線性埋動(dòng)態(tài)憐范圍企調(diào)整席。非線暢性動(dòng)食態(tài)范度圍調(diào)閱整示逆例非線享性動(dòng)夾態(tài)范壯圍調(diào)到整——實(shí)現(xiàn)寺方法設(shè)原扣圖為[f扣(i他,j唐)]，處場(chǎng)理后妖的圖殲像為[g縫(i戰(zhàn),j擔(dān))]，則影逃射關(guān)屠系為犬：非線負(fù)性動(dòng)喪態(tài)范已圍調(diào)固整——例題13998213733606468205292603599943585580868940749480g(定i,猶j)憑=9啞*l池og素(f殲(i搞,j耳)+齒1)作用列：將火暗的悲部分?jǐn)[擴(kuò)展致，而執(zhí)將亮樹(shù)的部宵分抑洗制。C=舟16該.9旁21泊1C=貓18奏.7旁63哈2直方證圖均吳衡化——基本溜原理直方納圖均哈衡化方全法的徑基本鮮思想幣是，享對(duì)在扣圖像晴中像縮慧素個(gè)秒數(shù)多斬的灰行度級(jí)送進(jìn)行最展寬雄，而筍對(duì)像長(zhǎng)素個(gè)斃數(shù)少勞的灰河度級(jí)帥進(jìn)行碑縮減玩。從慣而達(dá)齡到清復(fù)晰圖放像的糕目的殊。因?yàn)槌苫叶刃捣植继量稍诓鹬狈搅顖D中饒描述筆，所綁以該黃圖像允增強(qiáng)書(shū)方法娃是基遇于圖陣像的滅灰度愁直方快圖。設(shè)f、g分別發(fā)為原曠圖像河和處味理后殿的圖悟像。求出彩原圖f的灰喚度直蛾方圖附，設(shè)釀為h。顯然撇，在[0嗎,2顯55季]范圍謊內(nèi)量震化時(shí)鞭，h是一啟個(gè)25鍛6維的昏向量狼。直方普?qǐng)D均獻(xiàn)衡化方法控實(shí)現(xiàn)——1.求直擊方圖例1399821373360646820529260f注：烘這里散為了闊描述宗方便怖起見(jiàn)尾，設(shè)駐灰度卵級(jí)的役分布野范圍才為[0靠,9權(quán)]。直方撇圖均仔衡化方法罷實(shí)現(xiàn)——1.求直味方圖1）求私出圖洪像f的總常體像略素個(gè)戴數(shù)Nf=魂m*張n端(m見(jiàn),n分別傷為圖汽像的屋長(zhǎng)和與寬）2）計(jì)奔算每舌個(gè)灰娘度級(jí)紹的分薯布概返率，登即每孔個(gè)像昌素在編整個(gè)歇圖像宇中所梯占的禮比例炭。hs波(i僻)=電h(回i)運(yùn)/Nf(i際=0銷(xiāo),1騾,…眠,2計(jì)55向)直方英圖均鋪衡化方法聯(lián)實(shí)現(xiàn)——2.計(jì)算畫(huà)原圖抓的灰足度分題布概緣瑞率例hs=h/25直方濁圖均膽衡化方法益實(shí)現(xiàn)——2.計(jì)算旋原圖稿的灰儀度分辦布概蹤蝶率=[訂0.捕12停,為0.偽08青,0.幟16屈,職0.此16,0.耐04女,嫌0.籮04,0.機(jī)16,0.服04,春0.絹08鉗,沒(méi)0.敲12木]灰度鼠級(jí)0旅12覆34跡5678辮9設(shè)圖語(yǔ)像各彩灰度腰級(jí)的煮累計(jì)著分布hp。直方蜘圖均銹衡化方法賓實(shí)現(xiàn)——3.計(jì)算鍵原圖產(chǎn)灰度雪的累渡計(jì)分售布例直方森圖均沾衡化方法頁(yè)實(shí)現(xiàn)——3.計(jì)算紀(jì)原圖顏灰度竟的累余計(jì)分僚布hs=[棍0.帖12設(shè),專(zhuān)0.優(yōu)08等,餐0.前16貢,巡壽0.湯16贏,似0.倘04授,服0.樂(lè)04旬,走0.喂16辟,密0.丘04陳,戚0.命08孩,耐0.勾12拜]hp=[腔0.少12跡,粉0.窯20鍋,輝0.凝36硬,拍0.語(yǔ)52疑,叉0.籃56泄,撲0.涼60捏,陸0.街76懸,頸0.藥80糠,或0.牌88簡(jiǎn),秒1.震00珍]直方賓圖均擁衡化方法牲實(shí)現(xiàn)——喝4錯(cuò).計(jì)算耀原、渡新圖凱灰度薯值的奮影射作關(guān)系新圖魂像g的灰正度值g(還i,我j)為例直方偽圖均價(jià)衡化方法末實(shí)現(xiàn)——關(guān)4幕.計(jì)算憑原、貫新圖給灰度呆值的州影射臂關(guān)系hp=[宣0.趴12開(kāi),槽0.掘20謠,及0.退36石,拍0.乳52秧,殊0.偏56陡,刷0.糖60殼,制0.身76出,堪0.譜80位,棉0.貨88向,斯1.咐00思]9*酒hp=[0,糖1.續(xù)80開(kāi),獄3.薄24埋,興4.染68串,肝5.煮04偶,役5.偶40螞,識(shí)6.反84荒,忘7.硬20浸,訊7.暢92炊,論9.的00求]影射教關(guān)系箭：新圖[呼0,駐2,隨3,熱5,羨5,愁5,串7,礦7,缸8,垮9兵]原圖[閉0,仁1,2,泥3,4醬,挑5,6,7,慰8南,抗9閥]例f2599832575570757830539370g1399821373360646820529260C=儀16菌.9等21穿19*hpC=呢15塔.8奶42銅1注：概請(qǐng)同述學(xué)們船思考傻一下你，為云什么沫均衡查化后朵的對(duì)當(dāng)比度啞還降嫁低了光？直方灣圖均野衡化方法斑實(shí)現(xiàn)——悲4觀.計(jì)算么原、否新圖樂(lè)灰度拒值的營(yíng)影射煤關(guān)系直方綿圖均嘉衡化方法蘆實(shí)現(xiàn)——塌5愿.原、岡新圖梢灰度枕直方渠圖比孩較

0123456789

0123456789f的灰驕度直言方圖g的灰嚼度直遠(yuǎn)方圖直方爭(zhēng)圖均諸衡化方法臺(tái)效果輔示例直方址圖均艙衡化方法——比較嶼例f’1599844545580868840448480g1399822323360646620226260C=米16揉.6戀84衫29*hpC=桑17章.1需97波4直方輸圖均熔衡化方法——比較和例f1399821373360646820529260C=農(nóng)16芳.9會(huì)21載1f’1399822323360646620226260C=牙16商.6嗽84陳2結(jié)論忌：原宿圖的含灰度諒分布木均衡年性越棚差，稼均衡絡(luò)化后舒的效沸果越縱好。偽彩氧色增捎強(qiáng)方自法——基本肯原理由于杏人眼膛分辨育不同月彩色花的能廁力比鍛分別麥不同雅的灰炸度級(jí)活的能升力強(qiáng)槍?zhuān)驘舸?，協(xié)把人萄眼無(wú)逝法區(qū)姐別的汽灰度棗變化詢，施守以不墾同的找彩色慢來(lái)提趕高識(shí)暗別率屢，這嗽便是偵偽彩液色增倦強(qiáng)的末基本貧依據(jù)具。偽彩泊色增置強(qiáng)方碰法——基本膜思路要由男灰度功圖像偷生成絡(luò)一幅最彩色敵圖像雅是一聾個(gè)一揉到三眠的影唐射。顯然糠由少掏信息護(hù)量獲狹得多道信息牢量必候然是餅基于尖估計(jì)僵原理陶。也財(cái)就是絞說(shuō)，憂對(duì)未貞知的摸部分瘦，通微過(guò)各轎種手顏段進(jìn)漲行合曠理的員估計(jì)鍋。研究怕的目雕的不伯同，顛則給巡壽出的擠灰度貨到彩請(qǐng)色的番估計(jì)俱影射涂方法疼也隨哄之不河同。偽彩襲色增騾強(qiáng)方繞法——分類(lèi)偽彩膛色增蒼強(qiáng)方仿法大敬致可癢以分呈為以例下三罩類(lèi)：基于事灰度久變換命的偽愛(ài)彩色陳方法基于鉤灰度窮調(diào)色丙板的側(cè)偽彩糾色方教法基于得區(qū)域辜分割幸的偽掙彩色惱方法謝謝氏大家作業(yè)P5塵1昏3(升1)畫(huà),(微2)閘,(牽3)不要厲求計(jì)披算對(duì)謠比度職?；诙痘叶冉宰儞Q欣的偽今彩色許方法——基本獨(dú)原理仿照為對(duì)溫肉度的賢描述罪方式鼠，當(dāng)撿溫度旬比較儀低，戴我們筆會(huì)想格到藍(lán)籮色（哄又稱節(jié)冷色洋調(diào)）積。當(dāng)溫狹度較溜高的孤時(shí)候賺，會(huì)疏想到丹紅色?。ㄓ纸o稱暖兄色調(diào)倉(cāng)）。根據(jù)僵人感碌官上在的這閥一特看性，奶將亮驗(yàn)度低摧的影特射為撈藍(lán)色賴，亮擴(kuò)度高鵲的影海射為男紅色芹?；谙叶冉渥儞Q煎的偽讓彩色裂方法——影射拌關(guān)系由此徒，可豈以按親照如苦下所檔示的柳影射提關(guān)系瞧進(jìn)行嫁偽彩惕色處興理。255063127191255

fgR255063127191255

fgG255fgB063127191255

基于遙灰度餅變換經(jīng)的偽胞彩色懇方法——影射李關(guān)系按照啄前面睡的影罵射關(guān)接系，熄最終進(jìn)可以舅獲得呆灰度膠與彩聽(tīng)色的咳對(duì)應(yīng)著關(guān)系旅如下束圖所醋示?？梢詵|看到渡，經(jīng)思過(guò)綜惱合之朗后，惜顏色毅與光句照強(qiáng)那度相呼關(guān)。演示系示例基于耀灰度嶼調(diào)色茫板的彈偽彩活色方哲法——基本生原理索引值

R

G

B

1

R1

G1

B1

2

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G2

B2：

:

:

:

N

RN

GN

BN按照么位圖敘文件寇的索羽引色周模式匹，首仔先根繼據(jù)需話要設(shè)救計(jì)一雨個(gè)調(diào)廊色板繭。然萍后，吹將灰較度值憂作為熄調(diào)色貸板的攜索引活值，嫌完成詢從灰鉤度到射彩色安的影敗射?；叶戎祷谏┗叶仍L調(diào)色惠板的霸偽彩鑄色方乳法——影射癢關(guān)系索引值

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