数字图像处理-图像增强
数字图像处理实验报告 实验一 图像增强实验
实验一图像增强实验一、实验目标：掌握图像增强的算法。
二、实验目的：1. 了解灰度变换增强和空域滤波增强的Matlab实现方法2. 掌握直方图灰度变换方法3. 掌握噪声模拟和图像滤波函数的使用方法三、实验内容：（1）图像的点操作、邻域操作算法。
（2）图像的直方图处理算法。
四、实验设备：1．PIII以上微机； 2．MATLAB6.5；五、实验步骤：（1）读入图像：用matlab函数实现图像读入（可读入Matlab中的标准测试图像）(原始图像)（2）实现图像点操作运算（如gamma校正，对数校正等）（3）实现图像的邻域处理（实现均值滤波，拉普拉斯滤波）（4）实现直方图均衡处理matlab 源程序clear all;clc;f=imread('girl_noise.jpg');figure,imshow(f),title('原始图像');[m,n]=size(f);f0= im2double(f); % 整型转换为double 类f1=f0;std_i=zeros(1,m-2);%灰线处理for i=2:m-1%灰线处理std_i(i-1)=std(f0(i,:));if(std_i(i-1)<0.1)for j=1:mf0(i,j)=(f0(i-1,j)+f0(i+1,j))/2;endendendfigure,imshow(f0),title('滤除灰线后的图像');fz=f0-f1;[r,c]=find(fz~=0);%寻找灰线噪声的位置f2=f0;change=0;count=0;for i=3:m-2%白线处理for j=1:mif(abs(f0(i,j)-f0(i-1,j))>0.2&&abs(f0(i,j)-f0(i+1,j))>0.2) count=count+1;endif(count>n*0.8)count=0;change=1;break;endendif(change==1)for k=1:mf0(i,k)=(f0(i-1,k)+f0(i+1,k))/2;endchange=0;count=0;endendfigure,imshow(f0),title('滤除白线后的图像');fz1=f2-f0;[r1,c1]=find(fz1~=0); %寻找白线噪声的位置fn = medfilt2(f0); %反射对称填充figure, imshow(fn),title('中值滤波后的图像');f0 = im2double(fn); % 整型转换为double 类g =2*f0- imfilter(f0,w4, 'replicate'); % 增强后的图像figure, imshow(g),title('高提升滤波图像(A=2)');图像处理结果六、结果分析从上面结果可以看出，带状噪声处理部分，已经基本将带状噪声去除。
数字图像处理中的图像增强技术
数字图像处理中的图像增强技术数字图像处理技术是一门综合性的学科，涵盖了图像获取、存储、传输、分析、识别和处理等多个方面。
其中，图像增强技术是非常重要的一环，它可以提高图像的质量和清晰度，从而更好地为人类的观察和分析服务。
图像增强是指利用数字图像处理技术，对原始图像进行处理操作，以改善图像的质量和特征的一种技术。
其中，常用的图像增强技术包括直方图均衡化、空间域滤波、频域滤波、非线性滤波、小波变换等多种方法。
一、直方图均衡化直方图均衡化是一种常用的图像增强技术，它可以改善图像的亮度和对比度。
其原理是将原图像的灰度直方图进行变换，使得原本集中在某一区域的灰度值分散到整个图像上，从而增强图像的细节。
直方图均衡化对于灰度分布比较均匀的图像效果更好，但对于灰度分布不均匀的图像效果可能不如其他方法。
二、空间域滤波空间域滤波是一种通过在图像的空间域中进行像素值的操作，以改善图像质量的方法。
其主要思想是通过对邻域像素值的加权平均或其他运算，来进行图像的滤波操作。
其中，常用的空间域滤波方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波、李媛滤波等。
这些方法都可以用来平滑图像、去噪或增强图像的细节，但不同方法的效果和适用范围不同。
三、频域滤波频域滤波是一种利用图像的频域信息来进行图像增强的方法。
它利用傅里叶变换或小波变换等变换将图像从时域转换到频域，从而可以更好地分析图像的频谱信息。
在频域上，可以进行各种滤波操作，如低通滤波、高通滤波、带通滤波等，从而对图像进行增强。
不过，频域滤波操作非常耗时，对于大规模图像来说，可能会遇到计算量过大的问题。
四、非线性滤波非线性滤波是一种通过非线性操作改善图像质量的方法，其主要思想是通过对图像的局部像素进行运算，消除或加强图像的一些特征。
其中，最广泛使用的是中值滤波，它能够有效地去除图像中的噪声，并保持图像边缘的清晰度。
除此之外，还有一些非线性滤波方法，如自适应中值滤波、漂移滤波、边缘保护滤波等，它们可以根据不同的应用场景，针对不同的图像特征进行优化。
数字图像处理_胡学龙等_第04章_图像增强
直方图均衡化
通过对原图像进行某种变换，使得图像的直 方图变为均匀分布的直方图 。
灰度级连续的灰度图像：当变换函数是原图 像直方图累积分布函数时，能达到直方图均 衡化的目的。 对于离散的图像，用频率来代替概率 。 【例4.2】假定有一幅总像素为n＝64×64的图 像，灰度级数为8，各灰度级分布列于表4.1 中。试对其进行直方图均衡化。
• 4.3.2増晰原理 • 同态増晰采用合适的滤波特性函数，可以即使图 像灰度动态范围压缩，又能让感兴趣的物体图像 灰度扩展，从而是图像清晰。 • 图像是物体对照明光的反射，自然景物图像是由 两个分量乘积组成的，即照明函数和反射函数的 乘积。 • 图像的灰度由照明分量和反射分量合成，反射分 量反映了图像的实际内容（细节，纹理，边缘 等），随图像细节不同在空间上做快速变化，其 频谱落在空间高频区域。 • 而照明分量在空间上均具有缓慢变化的性质，其 频谱落在空间低频区域。 • 因此可通过傅里叶变换将两者分开，进行同态滤 波。
a’=0，b’=255。
实现的程序：
• • • • • A=imread('pout.tif'); %读入图像 imshow(A); %显示图像 figure,imhist(A); %显示图像的直方图 J1=imadjust(A,[0.3 0.7],[]); %函数将图像在0.3*255~0.7*255灰度之间 的值通过线性变换映射到0~255之间 • figure,imshow(J1); %输出图像效果图 • figure,imhist(J1) %输出图像的直方图
• 基本思想：按照高通滤波器设计，压缩低 频分量，提升高频分量。 • 照明函数频率变化缓慢，幅度变化大，数 字化占用位数多，所以要压缩； • 反射函数频率变化快，灰度变化很小，层 次不清，细节不明，应该扩展。
数字图像处理中的图像增强技术
数字图像处理中的图像增强技术数字图像处理在现代科技中具有重要的地位。
它广泛应用于医学图像、遥感图像、安防监控图像以及各种图像数据分析等领域。
其中，图像增强技术是数字图像处理的重要分支之一。
什么是图像增强技术？图像增强是指通过数字图像处理方法，对原始图像进行改进以满足特定的应用需求。
这种技术可以提高图像的质量、清晰度、对比度和亮度，同时减少图像的噪声和失真，使图像更具辨识度和实用价值。
图像增强技术的基本原理数字图像处理中的图像增强技术有很多种。
它们有的基于像素点的局部特征，有的基于全局的规律和模型。
下面介绍几种典型的图像增强技术：1. 直方图均衡化直方图均衡化是一种典型的全局图像增强技术，它可以通过对图像灰度值分布进行调整，提高图像的对比度和亮度。
它假设在正常的摄影条件下，灰度级的分布应该是均匀的。
因此，直方图均衡化采用了一种用高频率伸展像素值的方法，将原图像的灰度级转换为更均匀的分布，从而使图像的对比度更加明显。
2. 中值滤波中值滤波是一种局部图像增强技术，是一种基于像素点的影响的方法。
它对图像中每个像素点的灰度值进行排序处理，后选取其中值为该像素点的新灰度值，这样可以消除噪声，使得模糊度和清晰度都有非常明显的改善。
3. 边缘增强边缘增强是一种同时考虑整幅图像的局部特征和全局规律的图像增强技术。
它对图像的边缘部分加权，使边缘区域更加清晰，从而提高了图像的辨识度和可读性。
边缘增强技术既可以提高图像的对比度和亮度，也可针对不同的图像类型和应用需求进行不同的定制化处理。
图像增强技术的应用数字图像处理中的图像增强技术可以广泛应用于各个领域：1. 在医学领域，图像增强技术可以帮助医生诊断疾病、评估治疗效果和进行手术规划等。
2. 在遥感领域，图像增强技术可以帮助解决地图制作中的噪声和失真问题，清晰地显示建筑物、道路和地形地貌等信息，从而提高研究和预测的准确性。
3. 在安防监控领域，图像增强技术可以通过对图像的增强处理，提高视频监控图像的清晰度和鲁棒性，以便更有效地进行安全监管和犯罪侦查。
精品课件-HALCON数字图像处理-第6章 图像增强
式。
分类： 频域法：直接对图像的像素灰度值进行操作。包括图像的
灰度变换、直方图修正、图像空域平滑和锐化处理、彩色增强 等。
空域法：在图像的变换域中，对图像的变换值进行操作， 然后经逆变换获得所需的增强结果。常用的方法包括低通滤 波 、高通滤波以及同态滤波等。
二、为什么要增强图象？ 图像在传输或者处理过程中会引入噪声或使图像变模 了 困难。
Digital Image
6.0 概 述
三、目的： 1.改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度； 2.将图像转换成一种更适合于人或机器分析处理的形式。
注意：在图像增强的过程中，没有新信息的增加， 只是 通过压制一部分信息，从而突出另一部分信息。
( f (m, n)
)
其中λ 和γ 为常数。为避免时底数为0的情况，增加偏移量 ε 。γ 值的选择对于变换函数的特性有很大影响，当γ ＜ 1 时会将原图像的灰度向高亮度部分映射，当γ ＞1时向低亮度部 分映射，而当γ =1时相当于正比变换。灰度指数变换的图 像 示例如图4.1.5所示。
Digital Image
)=
nnj
0.19
0.25
0.21 0.24 0.11
6.2 图像的直方图修正
图4.2.3给出了直方图均衡化的示意图。从图和表中可以看 出，由于 数字图像灰度取值的离散性，通过四舍五入使变换后 的分灰布度，值但。出相现比了于归原直并现方象图，要而平使坦变得换多后的直方图并非完全均匀
图4.2.3 直方图均衡化的示意图
第6章
图像增强
◆ 6.0 ◆ 6.1 ◆ 6.2 ◆ 6.3 ◆ 6.4 ◆ 6.5 ◆ 6.6
数字图像处理实验报告——图像增强实验
实验报告课程名称数字图像处理导论专业班级_______________姓名_______________学号_______________电气与信息学院和谐勤奋求是创新2.编写函数w = genlap lacia n(n)，自动产生任一奇数尺寸n的拉普拉斯算子，如5×5的拉普拉斯算子w = [ 1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 -24 1 11 1 1 1 14.采用不同的梯度算子对b lurry_moon.tif进行锐化滤波，并比较其效果。
[I,m ap]=im read('trees.tif');I=double(I);subplo t(2,3,1)imshow(I,m ap);title(' Original Im age');[Gx,Gy]=gradie nt(I); % gradie n t calcul ationG=sqrt(Gx.*Gx+Gy.*Gy); % matrixJ1=G; % gradie nt1subplo t(2,3,2)imshow(J1,m ap);title(' Operator1 Im age');J2=I; % gradie nt2 K=find(G>=7);J2(K)=G(K);subplo t(2,3,3)im show(J2,m ap);title(' Operator2 Im age');J3=I; % gradie n t3 K=find(G>=7);J3(K)=255;subplo t(2,3,4)im show(J3,m ap);title(' Operator3 Im age');J4=I; % gradie n t4 K=find(G<=7);J4(K)=255;subplo t(2,3,5)im show(J4,m ap);title(' Operator4 Im age');J5=I; % gradie nt5 K=find(G<=7);J5(K)=0;Q=find(G>=7);J5(Q)=255;subplo t(2,3,6)im show(J5,m ap);title(' Operator5 Im age');5.自己设计锐化空间滤波器，并将其对噪声图像进行处理，显示处理后的图像；附录：可能用到的函数和参考结果**************报告里不能用参考结果中的图像1)采用3×3的拉普拉斯算子w = [ 1, 1, 1; 1 – 8 1; 1, 1, 1]滤波I=im read('moon.tif');T=double(I);subplo t(1,2,1),im show(T,[]);title('Origin al Im age');w =[1,1,1;1,-8,1;1,1,1];K=conv2(T,w,'sam e');subplo t(1,2,2)im show(K);title('Laplacian Transf orm ation');图2.9 初始图像与拉普拉斯算子锐化图像2)编写函数w = genlap lacia n(n)，自动产生任一奇数尺寸n的拉普拉斯算子，如5×5的拉普拉斯算子：w = [ 1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 -24 1 11 1 1 1 11 1 1 1 1]functi on w = genlap lacia n(5)%Com put es the Laplac ian operat orw = ones(n);x = ceil(n/2);w(x, x) = -1 * (n * n - 1);3)分别采用5×5，9×9，15×15和25×25大小的拉普拉斯算子对blurry_mo on.tif进行锐化滤波，并利用式完成图像的锐化增强，观察其有何不同，要求在同一窗口中显示。
图像增强-数字图像处理
图像增强
2.图像噪声的特点 (1)噪声在图像中的分布和大小不规则,即具有随机性。 (2)噪声与图像之间一般具有相关性。 (3)噪声具有叠加性。
图像增强
3.3.2 模板卷积 模板操作是数字图像处理中常用的一种邻域运算方式,
灰度变换就是把原图像的像素灰度经过某个函数变换成 新图像的灰度。常见的灰度变换法有直接灰度变换法和直方 图修正法。直接灰度变换法可以分为线性变换、分段线性变 换以及非线性变换。直方图修正法可以分为直方图均衡化和 直方图规定化。
图像增强
3.1.1 线性变换 假定原图像f(x,y)的灰度范围为[a ,b],希望变换后图像
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图像增强
例如,假定一幅大小为64×64、灰度级为8个的图像,其灰 度分布及均衡化结果如表3-1 所示,均衡化前后的直方图及变 换用的累积直方图如图3-10所示,则其直方图均衡化的处理 过程如下。
图像增强
图像增强 由式(3-12)可得到一组变换函数:
依此类推:s3=0.81,s4=0.89,s5=0.95,s6=0.98,s7=1.0。变换函 数如图3-10(b)所示。
图像增强
１
图像增强
图3-1 灰度线性变换
图像增强
图3-2 灰度线性变换示例
图像增强
3.1.2 分段线性变换 为了突出感兴趣的灰度区间,相对抑制那些不感兴趣的
灰度区间,可采用分段线性变换。常用的3段线性变换如图33所示,L 表示图像总的灰度级数,其数学表达式为
图像增强
图3-3-分段线性变换
图像增强
设r 为灰度变换前的归一化灰度级(0≤r≤1),T(r)为变换函 数,s=T(r)为变换后的归一化灰度级(0≤s≤1),变换函数T(r)满足 下列条件:
《数字图像处理(实验部分)》实验7_图像增强(精)
《数字图像处理（实验部分）》教案实验七：图像增强1．实验目的1．掌握MATLAB 的基本操作。
2．了解数字图像处理在MATLAB 中的基本处理过程。
3．学习图像增强的原理，观察算法处理结果2．实验设备2．1．PC 兼容机一台；操作系统为WindowsWindowsXP 。
2．2．数字图像处理开发环境：MATLAB 软件3．实验原理图像增强：运用5种不同的梯度增强法进行图像锐化4．实验步骤.1 打开MA TLAB 开发环境.2点击MATLAB 窗口上File 菜单，选择New-〉M —File ，在弹出的Edit 编辑器内输入如下程序：clear;close all ;[I,map]=imread('cameraman.tif' ;figure(1;subplot(2,3,1,imshow(I,map;title(' 原图' ;I=double(I;[Gx,Gy]=gradient(I; % 计算梯度, 获得的是二维偏导向量G=sqrt(Gx.*Gx+Gy.*Gy; % 注意是矩阵点乘J1=G;subplot(2,3,2,imshow(J1,map;title(' 梯度图' ; % 第一种图像增强J2=I; % 第二种图像增强K1=find(G>=7; %返回满足条件的索引号, 如果是N 行M 列的数组, 索引号顺序为从左边第一列开始, % 按列向顺序.J2(K1=G(K1;subplot(2,3,3,imshow(J2,map;title(' 超过7的梯度图' ;J3=I; % 第三种图像增强K=find(G>=7;J3(K=255;subplot(2,3,4,imshow(J3,map;title(' 梯度超过7的白亮图' ;J4=I; % 第四种图像增强K=find(G<=7;J4(K=255;subplot(2,3,5,imshow(J4,map;title(' 梯度未过7的白亮图' ;J5=I; % 第五种图像增强K=find(G<=7;J5(K=0;Q=find(G>=7;J5(Q=255;subplot(2,3,6,imshow(J5,map;title(' 梯度7为阈值分割的二值图' ;.3将该程序保存，并点击工具栏中Run 按钮，程序会自动运行，并显示出结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Pr(rk)
S(rk) 1.0
rk 1.0
下面举例说明直方图均衡化过程。 数字图像处理-图像增强
rk 1.0
设 r、s 分别为原图象和处理后的图像。
1) 求出原图象 r 的灰度直方图，设为 h 。
h 为一个256维的向量。
13998
r
21373
36064
68205
29260
03
12
24
34
h
41
51
上式表明，当变换函数为r的累计直方图函数时，能达 到直方图均衡化的目的。
对于离散的数字图像，用频率来代替概率,则变换函数
T(rk)的离散形式可表示为:
sk T(rk)j k0pr(rj)j k0nnj
上式表明，均衡后各像素的灰度值sk可直接由原图像的 直方图算出。
数字图像处理-图像增强
一幅图像sk同rk之间的关系称为该图像的累计灰度 直方图。
数字图像处理-图像增强
f (i,j)
数字图像处理-图像增强
②指数变换 指数变换的一般表达式为
这里参数a,b,c用来调整曲线的位置和形状。这种变 换能对图像的高灰度区给予较大的拉伸。
g(i,j)
数字图像处理-图像增强
f (i,j)
4. 图像求反 直线 技术基础：点处理
数字图像处理-图像增强
数字图像处理-图像增强
r T1(s)
（4.3-3）
T-1(s)对s同样满足上述两个条件。
由概率论理论可知，如果已知随机变量r的概率密度为
pr(r),而随机变量s是r的函数，则s的概率密度ps(s)可以由 pr(r)求出。假定随机变量s的分布函数用Fs(s)表示，根据分
布函数定义
数字图像处理-图像增强
利用密度函数是分布函数的导数的关系，等式两边对s 求导，有：
设r和s分别表示归一化了的原图像灰度和经直方图修正
后的图像灰度。即
0r,s1
（4.3-1）
在[0,1]区间内的任一个r值，都可产生一个s值，且 (4.3-2)
s T(r)
数字图像处理-图像增强
T(r)作为变换函数，满足下列条件： ①在0≤r≤1内为单调递增函数，保证灰度级从黑到白 的次序不变； ②在0≤r≤1内，有0≤T(r)≤1，确保映射后的像素灰 度在允许的范围内。 反变换关系为
同态滤波增强
彩色增强
假彩色增强
伪彩色增强
彩色变换及应用
图像的代数运算
数字图像处理-图像增强
均衡化
规定化
4.2 灰度变换
灰度变换可调整图像的灰度动态范围或图像对比度，是 图像增强的重要手段之一。 1．线性变换
令图像f(i,j)的灰度范围为[a,b]， 线性变换后图像g(i,j)的范围为 [a´,b´]，如图: g(i,j)与f(i,j)之间的关系式为：
空间域增强是直接对图像各像素进行处理； 频率域增强是将图像经傅立叶变换后的频谱成分进 行处理，然后逆傅立叶变换获得所需的图像。
数字图像处理-图像增强
图像增强所包含的主要内容:
图像增强
空间域
灰度变换
点运算
直方图修正法
局部统计法
局部运算
图像平滑
图像锐化
高通滤波
频率域
低通滤波
数字图像处理-图像增强
在曝光不足或过度的情况下，图像灰度可能会局限 在一个很小的范围内。这时看到的是一个模糊不清、没 有层次的图像。采用线性变换对图像每一个像素灰度作 线性拉伸，可有效地改善图像视觉效果。
数字图像处理-图像增强
2．分段线性变换
为突出感兴趣目标所在的 灰度区间，相对抑制不感兴趣 的灰度区间，可采用分段线性 变换。
5.尺度切分 与增强对比
度相仿，将某 灰度范围突出
数字图像处理-图像增强
4.3 直方图均衡化
直方图均衡化是将原图像通过某种变换，得到一幅灰度 直方图为均匀分布的新图像的方法。
其基本思想是对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽
而对像素个数少的灰度级进行缩减。从而达到清晰图像的目
的。
先讨论连续图像的均衡化问题，然后推广到离散图像。
从人眼视觉特性来考虑，一幅图像的直方图如果是均 匀分布的，即Ps(s)=k(归一化时k=1)时，该图像色调给人的 感觉比较协调。因此将原图像直方图通过T(r)调整为均匀分 布的直方图，这样修正后的图像能满足人眼视觉要求。
因为归一化假定
由（4.3-5）则有 数字图d像s处理p-图r像(r增)强dr
两边积分得
通过细心调整折数线字图拐像处点理-的图像位增强置及控制分段直线的 斜率，可对任一灰度区间进行拉伸或压缩。
பைடு நூலகம்
数字图像处理-图像增强
3．非线性灰度变换
当用某些非线性函数如对数函数、指数函数等，作为 映射函数时，可实现图像灰度的非线性变换。
①对数变换
对数变换的一般表达式为
g(i,j)
a,b,c是为了调整曲线的位 置和形状而引入的参数。当 希望对低灰度区较大拉伸而 对高灰度区压缩时，可采用 这种变换，能使图像灰度分 布与人的视觉特性相匹配。
64
71
82
93
2）求出图像 r 的总体像素个数
Nr=m*n （m,n分别为图像的长和宽） 计算每个灰度级的像素个数在整个图像中所占的 百分比。
hs(i)=h(i)/Nr (i=0,1,…,255)
03
12
24
34
h
41
51
64
71
82
93
0 0.12
1 0.08
2 0.16
第四章 图像增强
数字图像处理-图像增强
4.1 概述
图像增强是采用一系列技术去改善图像的视觉效果, 或将图像转换成一种更适合于人或机器进行分析和处理 的形式。例如采用一系列技术有选择地突出某些感兴趣 的信息，同时抑制一些不需要的信息，提高图像的使用 价值。
图像增强方法从增强的作用域出发，可分为空间域 增强和频率域增强两种。
P s ( s ) d d r s p r( r ) d r p rd d r s p rd d T s 1 ( s ) （4.3-5）
可见，输出图像的概率密度函数可以通过变换函数 T(r)控制原图像灰度级的概率密度函数得到,因而改善原图 像的灰度层次,这就是直方图修改技术的基础。
设原图像f(x,y)在[0,Mf], 感 兴趣的灰度范围在[a,b],欲使其 拉伸到[c,d],则对应的分段线性 变换表达式为:
(c/a)f(x,y) 0f(x,y)a g(x,y) [d(c)/b(a)]f([x,y)a]c af(x,y)b
[M (gd)/M (fb)]f([x,y)b]d bf(x,y)Mf