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1、數字圖像處理與分析基礎 第六章 圖像增強技術 黃愛民 安向京 駱力 中國水利水電出版社 新世紀電子信息與自動化系列課程改革教材 ISBN7-5084-2930-3 數字圖像處理與分析基礎 第六章 圖像增強 目的：改善圖像的質量。 對某種具體的、特定的應用有益。 預處理 數字圖像處理與分析基礎 改善圖像視覺效果的算子分類 1、對圖像內容的敏感程度： 上下文無關：位置不變，參數確定 上下文有關：位置變化，參數由圖像局部特征確 定 2、覆蓋的運算面積：局部運算、整體運算 3、應用目標：清除噪聲、增強特征 4、所屬技術范疇：頻域法、空域法、混合法 注意數據的對應關系 數字圖像處理與分析基礎 圖 6-1

2、 圖像中 (x,y)點的 5*5鄰域 x 算子 T作用的點 (x,y)及其鄰域 y 圖像原點 圖像 (x,y) 數字圖像處理與分析基礎 圖像增強 6.1頻域濾波 6.2點運算 6.3圖像間算術和邏輯運算 6.4線性空域濾波 6.5非線性空域濾波 6.6彩色圖像增強 6.7幾何運算 數字圖像處理與分析基礎 需保留的頻率分量： H(u,v)=1； 需抑制的頻率分量： H(u,v)=0。 f(x,y) F(u,v) H(u,v)F(u,v) G(u,v) G(x,y) FFT H(u,v) FFT-1 6.1頻域濾波 ),(),(),( 1 vuFvuHFyxg 數字圖像處理與分析基礎 頻域濾波流程

3、 （ 1）對輸入圖像進行中心移位變換： 用 (-1)x+y乘以原始圖像 f(x,y)； （ 2）由（ 1）的結果計算相應的 DFT， 即 F(u,v)； （ 3）設計適當的濾波函數 H(u,v)，并用 H(u,v)乘以 F(u,v)； （ 4）計算（ 3）所得結果的 IDFT； （ 5）保留 (4)結果的實部； （ 6）用 (-1)x+y乘以（ 5）的結果，得到 濾波增強后的圖像 g(x,y）。 數字圖像處理與分析基礎 頻率濾波 6.1.1頻域平滑 6.1.2頻域銳化 6.1.3帶通（帶阻）濾波 6.1.4同態(tài)濾波 6.1.5小結 數字圖像處理與分析基礎 6.1.1頻域低通濾波 22 0 ;0

4、 ),( .),(,0 ),(,1 ),(:.1 vuvuD Dvui f D Dvui f D vuHI LP F 圖 6-3理想低通濾波器 （ a） 變換函數透視圖； （ b） 圖像方式 顯示的濾波器 （ c） 濾波器的剖面圖 數字圖像處理與分析基礎 截止頻率與所保留能量的關系 圖 6-4低通濾波器的能量與 D0的關系 （ a） 尺寸為 500500像素的圖像 （ b） 圖像的 Fourier譜 。 疊加的圓環(huán)分別具有 5、 15、 30、 80、 230像素的半 徑 ， 分別包含的能量為 90.0%、 94.6%、 96.4%、 98.0%、 99.55 1 0 1 0 ),( N u

5、N v T vuEE ),(),(),( 22 vuIvuRvuE u v TEvuE /),(1 0 0 數字圖像處理與分析基礎 IHPF的圖像處理效果 （ c） （ b） （ a） 圖 6-5 圖像 6-3（ a）經過理想低通濾波器的結果， 對應的半徑分別為 15、 30、 80，濾去的能量為 5.4%、 3.6%、 2%。 數字圖像處理與分析基礎 振鈴效應 G(u,v)=H(u,v)F(u,v) g(x,y)=h(x,y)*f(x,y) 圖 6-6（ a） 半徑為 5的脈沖圖像 （ b） 相應的空間濾波器 （ c） 空域的 5個脈沖 （ d） 濾波結果 數字圖像處理與分析基礎 濾波器 1

6、 數字圖像處理與分析基礎 濾波器 2 數字圖像處理與分析基礎 巴特沃思濾波器 Butterworth /),(1 1),(:.2 2 0 nDvuDvuHB L P F 圖 6-7 BLPF特性曲線 數字圖像處理與分析基礎 BLPF的濾波結果 圖 6-8 二階 BLPF濾波的結果 （ a） 原圖像 ， （ b） 半徑 15， （ b） 半徑 30， （ d） 半徑 80 數字圖像處理與分析基礎 指數濾波器或高斯濾波器 n0 v ) / D- D ( u ,ev)H ( u ,:3 . E L P F 圖 6-9高斯濾波器 （ a） 傳遞函數的透視圖； （ b） 圖像形式； （ c） 徑向剖面圖 數字圖像處理與分析基礎 ELPF的濾波效果 圖 6-10 高斯濾波器的處理效果， 從左到右依次為原圖、半徑 15、 30、 80