数字图像处理灰度变换

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,*,页,第4章 图像的灰度变换,第4章 图像的灰度变换,BIT,1,第4章 图像的灰度变换,第4章 图像的灰度变换,4.1灰度变换的基本方法,4.2二值化和阈值处理,4.3 灰度的线性变换,4.4,灰度的非线性变换,2,第4章 图像的灰度变换,4.1灰度变换的基本方法,背景,图像质量差：获取图像时光照不正常、噪声影响及发生畸变,改善图像质量,图像增强：不考虑图像质量下降的原因（方法包括灰度变换、平滑处理等）,图像复原（恢复）：建立降质模型，恢复原始图像,暗图像,亮图像,低对比度图像,高对比度图像,3,第4章 图像的灰度变换,4.1灰度变换的基本方法,灰度变换(gray-scale transformation,GST),根据要求按一定关系逐点改变原图像中每一个像素灰度值的方法,图像增强中的空域处理技术,目的是改善图像画质,表示方法,设原图像像素的灰度值,D,=,f,(,x,y,)，处理后图像像素的灰度值,D,=,g,(,x,y,)，,D,和,D,间的关系为,D,=,T,D,g,(,x,y,)=,T,f,(,x,y,),4,第4章 图像的灰度变换,4.1灰度变换的基本方法,灰度线性变换,若,g,(,x,y,)=,T,f,(,x,y,)=,af,(,x,y,)+,b,是一个线性或分段线性的单值函数，则由它确定的变换称为灰度线性变换,如：图像的灰度范围较窄，图像看起来比较模糊，造成目标图像灰度值与背景灰度值接近。,5,第4章 图像的灰度变换,4.1灰度变换的基本方法,灰度的非线性变换,图像的像素集中于中间灰度部分，而其它部分的像素很少。可以压缩像素少的部分，扩展像素集中的部分,直方图均衡化处理等属于非线性灰度变换,6,第4章 图像的灰度变换,第4章 图像的灰度变换,4.1灰度变换的基本方法,4.2二值化和阈值处理,4.3 灰度的线性变换,4.4 灰度直方图及均衡化处理,7,第4章 图像的灰度变换,4.2二值化和阈值处理,非零元素取一法,方法：如果像素灰度值为零，则其灰度值不变；对于灰度值不为零的像素，灰度值变为255。,非零元素取一法函数表达式,8,第4章 图像的灰度变换,4.2二值化和阈值处理,固定阈值法,为灰度图像设定一个阈值,T,，把灰度值小于给定阈值,T,的像素灰度置为0，大于,T,的像素灰度置为255,函数表达式,T,=100,9,第4章 图像的灰度变换,4.2二值化和阈值处理,MatLab函数,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);,subplot(1,2,2),imshow(J);,或者使用,BW=im2bw(I,level),level:0,至,1,间取值,。,当像素的灰度值小于,level,时为黑,（0），,否则为白,（1）,这里,level,取,100/255,.,10,第4章 图像的灰度变换,4.2二值化和阈值处理,双固定阈值法,预先为灰度图像设定两个阈值,T,1,和,T,2,，把灰度值小于给定阈值,T,1,的像素灰度置为0；大于,T,1,且小于,T,2,的像素灰度置为255；大于,T,2,的像素灰度置为0,函数表达式,11,第4章 图像的灰度变换,第4章 图像的灰度变换,4.1灰度变换的基本方法,4.2二值化和阈值处理,4.3 灰度的线性变换,4.4灰度直方图及均衡化处理,12,第4章 图像的灰度变换,4.3灰度的线性变换,背景,曝光不足或过度情况下，图像灰度局限在很窄的范围内，图像中的像素灰度没有层次,采用一个线性单值函数，对图像内的每一个像素灰度做线性扩展，提高灰度层次,13,第4章 图像的灰度变换,4.3灰度的线性变换,1.简单线性变换,设原图像,f,(,x,y,)的灰度范围为,z,1,z,2,，线性变换后图像,g,(,x,y,)的灰度范围为,z,1,z,2,。,那么,g,(,x,y,)和,f,(,x,y,)间的关系为：,如果|,z,2,-,z,1,|大于|,z,2,-,z,1,|，使得变换后像素的灰度差增大，对比度增大，图像质量得到增强。,14,第4章 图像的灰度变换,4.3灰度的线性变换,灰度变换方程,当,a,1，输出图像的对比度增大,当,a,1，输出图像的对比度减小,当,a,=1且,b,0时,，输出图像的灰度值上移或下移，使得图像变亮或暗,当,a,=-1，,b,=255时，图像灰度正好反转,当,a,0时，原图像的暗区域变亮，亮区域变暗,15,第4章 图像的灰度变换,4.3灰度的线性变换,MatLab函数,J=imadjust(I,low_in high_in,low_out high_out),例：,I=imread(pout.tif);,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),I,J,K,16,第4章 图像的灰度变换,4.3灰度的线性变换,（2）窗口灰度变换,保留灰度级在,L,U,间的值，将大于,U,的灰度值置为255，小于,L,的灰度置为0,方程,L,表示窗口的下限，,U,表示窗口的上限,17,第4章 图像的灰度变换,4.3灰度的线性变换,（3）分段线性变换,对不同的灰度范围进行不同的线性变换,如3段不同的线性变换,18,第4章 图像的灰度变换,