数字图像处理-第五章

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第5章 图像变换技术 MATLAB 数字图像处理课件

第5章 图像变换技术 MATLAB 数字图像处理课件

5.6.2 Hough变换的MATLAB实现
hough函数用于实现Hough变换。其调用格式为: (1)[H, theta, rho]=hough(BW) (2)[H, theta, rho]=hough(BW, param1,
val1, param2, val2)
【例5-15】用hough函数检测图像中的直线。
(2)B = idct2(A,m,n)或B = idct2(A,[m n]):在对图 像A进行二维离散余弦逆变换前,先将图像A补零到m×n。 如果m和n比图像A的尺寸小,则在进行变换前,将图像A进 行剪切。
【例5-9】对图像进行二维离散余弦逆变换。
(a)原始图像
(b)逆DCT变换
3.dctmtx函数 在MATLAB图像处理工具箱中提供了dctmtx函数用
于计算二维离散DCT矩阵。 其调用格式为:D = dctmtx(n)。
返回n×n的DCT变换矩阵,如果矩阵A的大小为 n×n,D*A为A矩阵每一列的DCT变换值,A*D'为A 每一列的DCT变换值的转置(当A为n×n的方阵) 。
【例5-10】计算二维离散DCT矩阵。
(a)原始图像
(b)离散DCT矩阵
5.4 离散余弦变换
5.4.1 一维离散余弦变换 5.4.2 二维离散余弦变换 5.4.3 快速离散余弦变换
5.4.4 离散余弦变换的MATLAB实现
1.dct2函数 在MATLAB图像处理工具箱中提供了dct2函数用于实现二维
离散余弦变换。该函数常用于图像压缩,最常见的便是用 于JPEG图像压缩。其调用格式为: (1)B = dct2(A):返回图像A的二维离散余弦变换值,其 大小与A相同,且各元素为离散余弦变换的系数B(k1,k2)。 (2)B = dct2(A,m,n)或B = dct2(A,[m n]):在对图像A 进行二维离散余弦变换前,先将图像A补零到m×n。如果m 和n比图像A的尺寸小,则在进行变换前,将图像A进行剪切 。

数字图像处理第五章

数字图像处理第五章

系统失真是有规律的、能预测的;非系统失真则是随 机的。
当对图像作定量分析时,就要对失真的图像先进行精 确的几何校正(即将存在几何失真的图像校正成无几何失 真的图像),以免影响定量分析的精度。
几何校正方法
图像几何校正的基本方法是先建立几何校正的数学模型; 其次利用已知条件确定模型参数;最后根据模型对图像进行 几何校正。通常分两步: ①图像空间坐标变换;首先建立图像像点坐标(行、列 号)和物方(或参考图)对应点坐标间的映射关系, 解求映射关系中的未知参数,然后根据映射关系对图 像各个像素坐标进行校正; ②确定各像素的灰度值(灰度内插)。
因此还有
f ( x , y ) f ( x, y) ( x , y )
二维线性位移不变系统 如果对二维函数施加运算T[· ] ,满足 ⑴ T f1 x, y f 2 x, y T f1 x, y T f 2 x, y ⑵ T af x, y aT f x, y
但实际获取的影像都有噪声,因而只能求F(u,v)的估 ˆ (u, v) 。 计值 F
N (u, v) ˆ F (u, v) F (u, v) H (u, v)
再作傅立叶逆变换得
1 j 2 ( ux vy) ˆ ( x, y) f ( x, y) f N ( u , v ) H ( u , v ) e dudv
采用线性位移不变系统模型的原由: 1)由于许多种退化都可以用线性位移不变模型来近似, 这样线性系统中的许多数学工具如线性代数,能用于 求解图像复原问题,从而使运算方法简捷和快速。 2)当退化不太严重时,一般用线性位移不变系统模型来 复原图像,在很多应用中有较好的复原结果,且计算 大为简化。 3)尽管实际非线性和位移可变的情况能更加准确而普遍 地反映图像复原问题的本质,但在数学上求解困难。 只有在要求很精确的情况下才用位移可变的模型去求 解,其求解也常以位移不变的解法为基础加以修改而 成。

第五章 图像复原

第五章 图像复原
12

5.3.1 均值滤波器

算术均值滤波器
最简单的均值滤波器。令Sxy表示中心在点(x,y)、窗 口尺寸为m×n的矩形子图坐标集合,g(x,y)为污染 图像。则复原图像 fˆ 在点(x,y)处的值为区域Sxy内像 素的算术平均值:
ˆ ( x, y) 1 f S g (s, t) mn ( s ,t ) xy
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5.3.2 统计排序滤波器
回顾:什么是统计排序滤波器?
本节介绍四类统计排序滤波器: 中值滤波器 最大和最小值滤波器 中点滤波器 阿尔法修剪均值滤波器
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5.3.2 统计排序滤波器

中值滤波器 当前像素位置的新灰度值为邻域中像素的 灰度中值:
ˆ f ( x, y) median{g (s, t )}
若b a, 灰度值b将显示为一个亮点, a的值将显示为一个暗点. 若Pa或Pb为零, 则脉冲噪声称为单极脉冲. 若Pa或Pb均不为零, 尤其是近似相等时, 脉冲噪声值类似于随机 分布在图像上的胡椒和盐粉细粒.
10
5.2 噪声模型
例5.1:样本噪声图 像和它们的直方图
11
高斯
瑞利
伽马
指数
均匀
椒盐
g ( x, y) f [ x x0 (t ), y y0 (t )]dt
0
35
T
5.6.3 建模法估计退化函数
( s ,t )S xy
尤其适合于脉冲噪声(即冲击噪声或椒盐噪 声)的处理(无论单极或双极)
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5.3.2 统计排序滤波器
对噪声图像多次应用中值滤波器 (a)由概率Pa=Pb=0.1的椒盐 噪声污染的图像 (b) 用尺寸为3×3的中值滤波 器处理的结果 (c) 用该滤波器处理(b)的结果 (d) 用相同的滤波器处理(c)的 结果 经过多次处理,逐渐消除 噪声;但多次应用中值滤 波器,会使图像模糊

数字图像处理及应用(MATLAB)第5章

数字图像处理及应用(MATLAB)第5章

1. AVI格式 它的英文全称为Audio Video Interleaved,即音频视频交 错格式。它于1992年被Microsoft公司推出,随Windows3.1一 起被人们所认识和熟知。所谓“音频视频交错”,就是可以
将视频和音频交织在一起进行同步播放。这种视频格式的优
点是图像质量好,可以跨多个平台使用,但是其缺点是体积 过于庞大,而且更加糟糕的是压缩标准不统一,因此经常会 遇到高版本Windows媒体播放器播放不了采用早期编码编辑 的AVI格式视频,而低版本Windows媒体播放器又播放不了采 用最新编码编辑的AVI格式视频。
5.2 视频检测技术
视频检测所研究的对象通常是图像序列,运动目标分割的目的是从序列图像 中将变化区域从背景中分割出来。静态图像f(x,y)是空间位置(x,y)的函数,它 与时间t变化无关,只由单幅静止图像无法描述物体的运动。而图像序列的每一幅 称为一帧,图像序列一般可以表示为f(x,y,t),和静态图像相比,多了一个时间 参数t,当采集的多帧图像获取时间间隔相等,那么,图像序列也可表示为f(x,y, i),i为图像帧数。通过分析图像序列,获取景物的运动参数及各种感兴趣的视觉 信息是计算机视觉的重要内容,而运动分割是它的关键技术。 在应用视觉系统中,检测运动目标常用差分图像的方法,一般有两种情况,一 是当前图像与固定背景图像之间的差分称为减背景法,二是当前连续两幅图像 (时间间隔
海岸的泥沙淤积及监视江河、湖泊、海岸等的污染。利用差 值图像还能鉴别出耕地及不同的作物覆盖情况。可广泛应用 于视频检测。
5.2.1 帧间差分法
图像差分法是在序列图像中,检测图像序列相邻两帧之间变化,通 过逐像素比较可直接求取前后两帧图像对应像素点之间灰度值的差别。 它是当图像背景不是静止时,无法用背景差值法检测和分割运动目 标的另外一种简单方法。在这种方式下,帧f(x,y,i)与帧f(x,y,j)之间的变化 可用一个二值差分图像Df(x,y)表示:

DIP5国科大数字图像处理第5章PPT

DIP5国科大数字图像处理第5章PPT

s4 448 0.11
32

步骤5:计算p(sk)。
计算 n1
:(见表) n n 64 64, n1 790, n3 1023, n5 850, n 6 985, n7 448 n 0.19, n3 n 0.25, n5 n 0.21, n6 n 0.24, n7 n 0.11
直方图均衡化
直方图均衡化是将原图像的直方图通过 变换函数修正为均匀的直方图,然后按均衡 直方图修正原图像。 图像均衡化处理后,图像的直方图是平 直的,即各灰度级具有相同的出现频数。
15
直方图均衡化
连续灰度的直方图-非均匀分布
16
直方图均衡化
连续灰度的直方图-均匀分布
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直方图均衡化
直方图均衡化
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直方图均衡化
直方图均衡化技术是图像增强的实质: 直方图均衡化实质上是减少图象的灰度级以换取对 比度的加大。在均衡过程中,原来的直方图上频数较小 的灰度级被归入很少几个或一个灰度级内。 若这些灰度级所构成的图象细节比较重要,则需采 用局部区域直方图均衡。
41
直方图均衡化
直方图均衡化技术是图像增强的实质: (1)两个占有较多像素的灰度变换后,灰度之间的差距 增大。一般,背景和目标占有较多的像素,这种技 术实际上加大了背景和目标的对比度。 (2)占有较少像素的灰度变换后需要归并。一般,目标 与背景的过渡处像素较少,由于归并,其或者变为 背景点或者变为目标点,从而使边界变得陡峭。
s4 448
30

步骤4:计算nsk 。
计 算 对 应 每 个 s k的 像 元 数 目 n k: r0 0 s 0 1, 所 以 有 790 个 像 元 取 s 0 1这 个 灰 度 值 ; r1 s1 , 所 以 有 1023 个 像 元 取 s1 3 这 个 灰 度 值 ; r2 s 2 , 所 以 有 850 个 像 元 取 s 2 5 这 个 灰 度 值 ; 而 r3 和 r4 都 映 射 到 s 3 s 4 6, 所 以 有 656 329 985 个 像 元 取 s3,4 6 这 个 灰 度 值 ; 同 理 r5 , r6 , r7 都 映 射 到 s 5 ,6 ,7 1, 所 以 有 245 122 81 448 个 像 元 取 s 5 ,6 ,7 1这 个 灰 度 值 。

数字图像处理第五章

数字图像处理第五章
Digital Image Processing
Image Enhancement: Filtering in the Frequency Domain
Course Website: p.dit.ie/bmacnamee Luguangm@
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| F (u , v) | R 2 (u , v) I 2 (u , v) I (u , v) (u, v) arct an R (u , v) P (u , v) R 2 (u , v) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱI 2 (u , v)
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Introduction to Fourier Transform
f(x): continuous function of a real variable x Fourier transform of f(x):
F [ f ( x)] F (u )
1
f ( x)e j 2ux dx F (u )e j 2ux du
Contents
In this lecture we will look at image enhancement in the frequency domain
– The Fourier series级数 & the Fourier transform – DFT Properties – Steps of Filtering in the Frequency Domain – Some Basic Frequency Domain Filters
coefficients is equal to 1/N.
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The Discrete Fourier Transform (DFT)

数字图像处理第五章

数字图像处理第五章
26
第五章 图像编码
Huffman编码
输入 输入概率第一步第二步 0.4 0.4 0.4 S1 0.3 0.3 0.3 S2 0.1 0.1 0.2 S3 0.1 0.1 0.1 S4 0.06 0.1 S5 0.04 S6
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第五章 图像编码
Huffman编码
输入 输入概率第一步第二步第三步 0.4 0.4 0.4 0.4 S1 0.3 0.3 0.3 0.3 S2 0.1 0.1 0.2 0.3 S3 0.1 0.1 0.1 S4 0.06 0.1 S5 0.04 S6
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第五章 图像编码
由于一幅图像中有许多颜色相同的图块,用一整数对存储一个 像素的颜色值及相同颜色像素的数目(长度)。例如: (G ,L) 编码时采用从左到右,从上到下的排列,
颜 色 值
长 度
每当遇到一串相同数据时就用该数据及 重复次数代替原来的数据串。
4
第五章 图像编码
常见的数据冗余
(1) 编码冗余
如果一个图像的灰度级编码,使用了多于实际 需要的编码符号,就称该图像包含了编码冗余。
例:如果用8位表示该图像的像素,我们就说该 图像存在着编码冗余,因为该图像的像素只有两个 5 灰度,用一位即可表示。
第五章 图像编码
常见的数据冗余
(2) 像素冗余
由于任何给定的像素值,原理上都可以通过它 的邻居预测到,单个像素携带的信息相对是小的。 对于一个图像,很多单个像素对视觉的贡献是 冗余的。这是建立在对邻居值预测的基础上。 原始图像越有规则,各像素之间的相关性越强, 它可能压缩的数据就越多。
如一张CD光盘可存600兆字节数据,这部电影光 图像(还有声音)就需要160张CD光盘用来存储。 对图像数据进行压缩显得非常必要。

5遥感数字图像处理-第五章

5遥感数字图像处理-第五章

☞ 邻域处理
针对一个像元点周围一个小邻域的所有像元而进行,输出 值大小除与像元点在原图像中的灰度值大小有关,还决定于它 邻近像元点灰度值大小。如卷积运算、中值滤波、滑动平均等。

图像增强的分类
点处理
点处理
邻域处理
邻域处理
2. 遥感图像的对比度增强
对比度增强的基本原理
人眼对图像的识别主要是基于图像中不同像元的亮度(灰度、
差别为有选择的滑动平均是一种带门限值的滑 动平均处理。

有选择的局部平均法
有选择的局部平均法实现步骤:
1. 2. 3. 4. 给定一个判定阈值T 计算模板窗口内像元DN值的均值X 计算窗口中心目标像元的DN值与X的绝对差值D 比较D与T的大小
如D>T,则窗口中心像元输出DN值等于X
如D<T,则窗口中心像元DN值保持不变 优点:边缘信息损失减少,减轻输出图像的模糊效应。
中值滤波是一种非线性变换。其优势在于可在平滑的基 础上较大程度地防止边缘模糊。

中值滤波
中值滤波窗口可选用模板的不同形式:
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 方形窗口:对线性噪声抑制效果好
○ ○ ○ ○ ○ 十字形窗口:对点性噪声抑制效果好

有选择的局部平均法
有选择的局部平均法—其实质为一种滑动平均平滑法。与滑动平均法的
其中,x—原始图像的亮度值
X—线性扩展增强后的亮度值

非线性扩展
Ⅱ 对数变换法
X d
c a b x

非线性扩展
Ⅲ 三角函数扩展
假定原始图像的灰度范围是(a,b),将原始图像灰度范围扩展为 (c,d),其中c < a,d > b,其正切函数计算公式为:
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图像退化/复原处理的模型
5.1 A Model of the Image Degradation/Restoration Process.
Given g(x,y), some knowledge about the degradation function H , and some knowledge about the additive noise term N(x,y), the ˆ ( x, y),of the objective of restoration is to obtain an estimate, f original image. 给定g(x,y)、一些关于退化函数H的知识和一些关于加性噪声 ˆ ( x, y) N(x,y) 的知识、复原的目标就是得到原图像的一个估计 f We want the estimate to be as close as possible to the original input image. 我们要使这个估计尽可能地接近原始的输入图像。
因为在MATLAB中,数组索引是从1开始记数,而不是从0开 始记数,所以在傅里叶变换及其反变换中,MATLAB中的F(1,1) and f (1,1 ) 对应理论教科书中的数学公式中的F(0,0), and f (0,0 )
4.1 The 2-D Discrete Fourier Transform P(108) Computing the 2-D DFT yields transform points in the
4.4 Obtaining Frequency Domain Filters from Spatial Filters 4.4 由空间域滤波器获得频率域滤波器
Preview P(142)
The objective of restoration is to improve a given image in some predefined sense.
Preview P(142)
For example, contrast stretching is considered an enhancement technique because it is based primarily on the pleasing aspects it might present to the viewer, whereas removal of image blur by applying a deblurring function is considered a restoration technique. 例如对比度拉伸是一种增强技术,因为它主要目的是为图 像观察者提供一个更好的视觉效果,而复原技术则考虑用去模 糊函数来消除图像的模糊。 In this chapter we explore how to use MATLAB and IPT capabilities to model degradation phenomena and to formulate restoration solutions. 本章主要研究如何使用MATLAB和IPT把退化现象模型化 及将复原的求解进行公式化。
Fig.4.3(c)
Implementation for Figure 4.4 (P116)
[X,Y]=meshgrid(-3:0.18:3); Z=exp(-(X.^2+Y.^2)); %2 mesh(X,Y,Z); %3 grid off; %4 axis off %5 fz=fftshift(Z); %6 mesh(fz); %7 grid off; axis off %8 x=-3.5:0.1:3.5; %9 fx=exp(-(x.^2)); %10 plot(x,fx); %11 grid off; %12 axis([-3.5 3.5 0 1.1]); %13
复原通过使用退化现象的先验知识,试图重建或恢复一幅退 化的图像。
Preview P(142)
Thus , restoration techniques are oriented toward modeling the degradation and qpplying the inverse process in order to recover the original image. 恢复技术趋向于将退化模型化,并用退化的逆过程来恢复得 到原始图像。 This approach usually involves formulating a criterion of goodness that yields an optimal estimate of the desired result. 这种方法通常包含把优度准则公式化,它将产生期望的结果 的一个最优估计。 By contrast, enhancement techniques basically are heuristic procedures designed to manipulate an image in order to take advantage of the psychophysical aspects of the human visual system. 相比而言,增强技术基本上是启发式的过程,对图像的操 作是利用了人类视频系统的心理物理方面的特性。
%1
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
-3
-2
-1
0
1
2
பைடு நூலகம்
3
Example 4.1 Effects of Filtering with and without padding
复原的目的是在预定义的意义上改善给定的图像。
Although there are areas of overlab between image enhancement and image restoration, the former is largely a subjective process,while image restoration is for the most part an objective process. 尽管图像增强和图像复原之间有重叠的部分,但前者主要是 主观的处理,而图像复原大部分是客观的处理。 Restoration attempts to reconstruct or recover an image that has been degraded using a priori knowledge of the degradation phenomenon.
(a) A simple image
Fig.4.3(a)
Fig.4.3(b)
(b) Fourier spectrum (c) Centered spectrum (d) Spectrum enhanced by a log transformation
f = imread('image.tif'); ff = fft2(f);absff = abs(ff); imshow(absff,[]); fs = fftshift(absff);imshow(fs,[]);
离散傅里叶逆变换由下式给出:
M 1 N 1 x 0 y 0 ux vy ) M N
1 f (x , y ) MN
F (u ,v )e
j 2 (
Because array indices in MATLAB start at 1, rather than 0, F(1,1) and f (1,1 ) in MATLAB correspond to the mathematical quantities F(0,0), and f (0,0 ) in the transform and its inverse.
ˆ ( x, y) In general, the more we know about H and h, the closer f will be to f(x,y). ˆ ( x, y) 就越接近f(x,y) f 通过,我们对H 和知道得越多,
实例说明
v
u
4.1 The 2-D Discrete Fourier Transform P(108) The inverse , discrete Fourier transform is given by:
Fig.4.2(a)
(a) A simple image
Fig.4.3(a)
Fig.4.3(b)
(b) Fourier spectrum (c) Centered spectrum (d) Spectrum enhanced by a log transformation
Fig.4.3(c)
Fig.4.3(d)
rectangular interval shown in Fig.4.2(a). as the Red rectangluar shows. 计算变换得到如图所示的矩形区间中变换坐标点,如红色矩 形所示。 The dashed rectangles are periodic repetitions.The shaded region shows that the values of F(u,v) encompass four back-toback quarter periods that meet at the point. 虚线矩形是周期重复,阴影区 是四个相邻部分(每个部分是四 分之周期)组成,这四个部分相 交于一个公共点
5.1 A Model of the Image Degradation/Restoration Process.
As Fig.5.1 shows, the degradation process is modeled in this chapter as a degradation function that ,together with an additive noise term, operates on an input image f(x,y) to produce a degraded image g(x,y): 如图5.1所示,本章中用退化函数把退化过程模型化,它和 加性噪声项一起,作用于输入图像f(x,y), 产生一幅退化的图像 g(x,y)
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