第七講 空間域的圖像變換

視頻圖像處理2023/10/24主要內(nèi)容圖像運(yùn)算灰度級(jí)變換幾何變換2023/10/24圖像運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算加法、減法乘法、除法邏輯運(yùn)算求反或、與、異或2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算加法運(yùn)算的定義C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)主要應(yīng)用舉例去除“疊加性”噪音生成圖像疊加效果2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算去除“疊加性”噪音

對(duì)于原圖像f(x,y),有一個(gè)噪音圖像集

{gi(x,y)}i=1,2,...M

其中：gi(x,y)=f(x,y)+h(x,y)iM個(gè)圖像的均值定義為：g(x,y)=1/M(g0(x,y)+g1(x,y)+…+gM(x,y))當(dāng)：噪音h(x,y)i為互不相關(guān)，且均值為0時(shí)，上述圖像均值將降低噪音的影響。2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算生成圖像疊加效果對(duì)于兩個(gè)圖像f(x,y)和h(x,y)的均值有：

g(x,y)=1/2f(x,y)+1/2h(x,y)會(huì)得到二次暴光的效果。推廣這個(gè)公式為：

g(x,y)=αf(x,y)+βh(x,y)其中α+β=1

我們可以得到各種圖像合成的效果，也可以用于兩張圖片的銜接2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算減法的定義

C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)主要應(yīng)用舉例去除不需要的疊加性圖案檢測(cè)同一場(chǎng)景兩幅圖像之間的變化計(jì)算物體邊界的梯度2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算去除不需要的疊加性圖案設(shè)：背景圖像b(x,y)，前景背景混合圖像f(x,y)

g(x,y)=f(x,y)–b(x,y)

g(x,y)為去除了背景的圖像。2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算檢測(cè)同一場(chǎng)景兩幅圖像之間的變化設(shè)：時(shí)間1的圖像為T1(x,y)， 時(shí)間2的圖像為T2(x,y)g(x,y)=T2(x,y)-T1(x,y)=-2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算計(jì)算物體邊界的梯度

在一個(gè)圖像內(nèi)，尋找邊緣時(shí)，梯度幅度（描繪變化陡峭程度的量）的近似計(jì)算

|Vf(x,y)|=max(f(x,y)–f(x+1,y),f(x,y)–f(x,y+1))

以后還會(huì)講到2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算乘法的定義C(x,y)=A(x,y)*B(x,y)

主要應(yīng)用舉例

圖像的局部顯示用二值模板圖像與原圖像做乘法2023/10/24圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算2023/10/24圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算求反異或、或與2023/10/24圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算求反的定義

g(x,y)=255-f(x,y)主要應(yīng)用舉例獲得一個(gè)陰圖像獲得一個(gè)子圖像的補(bǔ)圖像2023/10/24圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算獲得一個(gè)陰圖像2023/10/24圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算獲得一個(gè)子圖像的補(bǔ)圖像255-=2023/10/24圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算異或運(yùn)算的定義g(x,y)=f(x,y)

h(x,y)主要應(yīng)用舉例獲得相交子圖像2023/10/24圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算獲得相交子圖像

=2023/10/24圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算或運(yùn)算的定義

g(x,y)=f(x,y)vh(x,y)主要應(yīng)用舉例合并子圖像

=2023/10/24圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算與運(yùn)算的定義

g(x,y)=f(x,y)

h(x,y)主要應(yīng)用舉例求兩個(gè)子圖像的相交子圖

=2023/10/24灰度修正通常有兩種灰度修正的方法針對(duì)圖像某一部分或整幅圖像不足而使用的灰度級(jí)變換，目的是增加圖像的對(duì)比度直方圖修正，能夠使圖像具有所需要的灰度分布，從而有選擇地突出所需要的圖像特征2023/10/24灰度（級(jí)）變換灰度變換的定義灰度變換的實(shí)現(xiàn)灰度變換舉例圖像求反對(duì)比度拉伸動(dòng)態(tài)范圍壓縮2023/10/24灰度變換常用于人觀察的設(shè)備如：X-ray圖像2023/10/24對(duì)于輸入圖像f(x,y)，灰度級(jí)變換T將產(chǎn)生一個(gè)輸出圖像g(x,y)，且g(x,y)的每一個(gè)像素的灰度值(q)，都是由f(x,y)的對(duì)應(yīng)輸入像素點(diǎn)的灰度值(p)決定的。q=T(p)qpp2p1p0

灰度級(jí)變換（點(diǎn)運(yùn)算）的定義g(x,y)=T(f(x,y))；2023/10/24灰度級(jí)變換舉例圖像求反0255255pq2023/10/24

圖像求反2023/10/24對(duì)比度拉伸qp2023/10/24局部增強(qiáng)的圖像及其直方圖范圍：20――120圖像局部增強(qiáng)2023/10/24

動(dòng)態(tài)范圍壓縮0255255qp2023/10/24灰度級(jí)切片0255255pq2023/10/24

q=T(p)定義了輸入像素值與輸出像素之間的映射關(guān)系，通常通過(guò)查表來(lái)實(shí)現(xiàn)。 因此灰度級(jí)變換也被稱為L(zhǎng)UT（LookUpTable）變換。0123456789……250251252253254255035791113151719……254254254254254254

灰度級(jí)變換（點(diǎn)運(yùn)算）的實(shí)現(xiàn)LUT變換。2023/10/24查詢表（look-uptable)的實(shí)現(xiàn)

灰度實(shí)時(shí)變換LUT圖像信號(hào)原始亮度值（地址）變換后的亮度值（數(shù)據(jù)）灰度變換算法2023/10/24彩色顯示微機(jī)的調(diào)色板（palette)所有可能的顏色

LUTLUTLUTRGB顯示控制面板2023/10/24調(diào)色板（palette)節(jié)省彩色圖像文件所占用的字節(jié)200×200的16色圖像40000個(gè)像素，R、G、B每種顏色用8位保存整個(gè)圖像要用200×200×3字節(jié)若采用LUT,表中每一行記錄一種顏色的值NoRGB0255000102552030255255255255：16種顏色用4位即可表示保存整個(gè)圖像要用200×200×0.5字節(jié)真彩色圖像（256×256×256=224種顏色）直接用RGB分量表示LUT共有24行2023/10/24利用直方圖進(jìn)行灰度變換一個(gè)灰度級(jí)別在范圍[0,L-1]的數(shù)字圖像的直方圖是一個(gè)離散函數(shù)

p(rk)=nk/nn是圖像的像素總數(shù)

nk是圖像中第k個(gè)灰度級(jí)的像素總數(shù)

rk

是第k個(gè)灰度級(jí)，k=0,1,2,…,L-1直方圖的定義（1）2023/10/24一個(gè)灰度級(jí)別在范圍[0，L-1]的數(shù)字圖像的直方圖是一個(gè)離散函數(shù) p(rk)=nk k=0,1,2,…,L-1

由于rk的增量是1，直方圖可表示為：

p(k)=nk

圖像直方圖的定義（2）直方圖表示圖像中不同灰度級(jí)像素出現(xiàn)