数字图像处理课程复习学习教案

1、数字图像处理课程数字图像处理课程(kchng)复习复习第一页，共48页。数灰度值。数灰度值。第1页/共48页第二页，共48页。图像数字化概述图像数字化概述 数字化的目的是把真实的图像转变成计算数字化的目的是把真实的图像转变成计算机能够接受的显示和存储格式，以便于计算机机能够接受的显示和存储格式，以便于计算机进行分析处理进行分析处理(chl)。 图像的数字化过程分为采样、量化与编码图像的数字化过程分为采样、量化与编码三步。三步。 采样的实质就是要用多少个点来描述一张采样的实质就是要用多少个点来描述一张图像，采样的结果即通常所说的图像分辨率。图像，采样的结果即通常所说的图像分辨率。 采样频率越高，

2、得到的图像样本就越细腻采样频率越高，得到的图像样本就越细腻逼真，图像的质量也越高，但要求的存储量也逼真，图像的质量也越高，但要求的存储量也越大。越大。第2页/共48页第三页，共48页。4色彩印象。物体的色调与光波的波色彩印象。物体的色调与光波的波长有关，不同的波长反映不同的颜长有关，不同的波长反映不同的颜色感，它反映颜色的种类，是决定色感，它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性。颜色的基本特性。u饱和度：指颜色的纯度，饱和度：指颜色的纯度，或颜色的深浅程度。对于同一色调或颜色的深浅程度。对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明。的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明。第3页/共48页第四页，共48页

3、。5第4页/共48页第五页，共48页。第5页/共48页第六页，共48页。分量分量第6页/共48页第七页，共48页。第7页/共48页第八页，共48页。cbyxfayxgln 1),(ln),(对数变换对数变换 a,b,c是按需要是按需要(xyo)可以调整的可以调整的参数。参数。低灰度区扩展低灰度区扩展(kuzhn)，高灰度区压缩，高灰度区压缩第8页/共48页第九页，共48页。1),(),(ayxfcbyxg指数指数(zhsh)变换变换 a,b,c是按需要可以调整是按需要可以调整(tiozhng)的参数。的参数。高灰度区扩展高灰度区扩展(kuzhn)，低灰，低灰度区压缩。度区压缩。第9页/共48页

4、第十页，共48页。表示图像中不同灰度级出现的表示图像中不同灰度级出现的相对频率。相对频率。第10页/共48页第十一页，共48页。具有具有(jyu)相同直方图的三幅图像相同直方图的三幅图像第11页/共48页第十二页，共48页。偏暗偏暗第12页/共48页第十三页，共48页。第13页/共48页第十四页，共48页。rs11kr kkrTs 对于一幅给定的图像，归一化后灰度级分布在对于一幅给定的图像，归一化后灰度级分布在0rl范围范围(fnwi)内。内。对对0，1区间内的任一个区间内的任一个r值进行如下变换：值进行如下变换： s=T(r) .第14页/共48页第十五页，共48页。假设一幅假设一幅6464

5、6464，8bit8bit灰度图像，其概率分布见表，试进行灰度图像，其概率分布见表，试进行(jnxng)(jnxng)直方图均衡化处理直方图均衡化处理DAnk07901/710232/78503/76564/73295/72456/71227/781第15页/共48页第十六页，共48页。DAnkPr(rk)07900.191/710230.252/78500.213/76560.164/73290.085/72450.066/71220.037/7810.02第16页/共48页第十七页，共48页。DAnkPr(rk)累积 f07900.190.191/710230.250.442/78500.

6、210.653/76560.160.814/73290.080.895/72450.060.956/71220.030.987/7810.021.00第17页/共48页第十八页，共48页。DAnkPr(rk)f按级数取整07900.190.191/7(0.14)1/710230.250.443/7(0.428)2/78500.210.655/7(0.714)3/76560.160.816/7(0.857)4/73290.080.896/7(0.857)5/72450.060.957/7(1.00)6/71220.030.987/7(1.00)7/7810.021.007/7(1.00)第18页

7、/共48页第十九页，共48页。DAnkPr(rk)f取成整数倍均衡后直方图07900.190.191/7(0.14)0.191/710230.250.443/7(0.428)0.252/78500.210.655/7(0.714)0.213/76560.160.816/7(0.857)0.16+0.08=0.244/73290.080.896/7(0.857)5/72450.060.957/7(1.00)0.06+0.03+0.02=0.116/71220.030.987/7(1.00)7/7810.021.007/7(1.00)第19页/共48页第二十页，共48页。mniimniiiwzwy

8、xg11),(邻域邻域(ln y)平均法的思想平均法的思想:用像素及其指定邻域用像素及其指定邻域(ln y)内像素的平均内像素的平均值或加权平均值作为该像素的新值，以便去值或加权平均值作为该像素的新值，以便去除突变的像素点除突变的像素点通常模板通常模板(mbn)权值之和为权值之和为1，结果仍，结果仍0-255范围范围第20页/共48页第二十一页，共48页。11111191111常用的常用的33和和55 Box模板（指模板中所有系数模板（指模板中所有系数(xsh)都取都取相同值的模板）如下：相同值的模板）如下：1 111 11 111 111 11 1251 111 11 11111第21页/共

9、48页第二十二页，共48页。如用如用33的模板的模板(mbn)：1214312234576895768856789121431223457689576885678934445667811111191111必须必须(bx)写明取整方式写明取整方式第22页/共48页第二十三页，共48页。T目的：既要消除噪声目的：既要消除噪声(zoshng)(zoshng)又要保持图像的细节。又要保持图像的细节。第23页/共48页第二十四页，共48页。12143122345768957688567891214312234576895768856789234566678第24页/共48页第二十五页，共48页。第25页

10、/共48页第二十六页，共48页。f(x,y)lnFFTH(u,v)高频(o pn)增强FFT -1expg(x,y)第26页/共48页第二十七页，共48页。第27页/共48页第二十八页，共48页。第28页/共48页第二十九页，共48页。1 1最近邻元法最近邻元法在待求像素的四邻点中，将距离这点最近的邻点灰度赋给待在待求像素的四邻点中，将距离这点最近的邻点灰度赋给待求像素。该方法最简单，但校正求像素。该方法最简单，但校正(jiozhng)(jiozhng)后的图像有明显锯齿后的图像有明显锯齿状，即存在灰度不连续性。状，即存在灰度不连续性。2 2双线性内插法双线性内插法双线性内插法是利用双线性内插

11、法是利用(lyng)(lyng)待求像素四个邻点的灰度待求像素四个邻点的灰度在二方向上作线性内插在二方向上作线性内插, , 计算比最近邻点法复杂些，计计算比最近邻点法复杂些，计算量大。具有低通滤波性质，使高频分量受损，图像算量大。具有低通滤波性质，使高频分量受损，图像轮廓有一定模糊。轮廓有一定模糊。 3 3三次内插法三次内插法 该算法计算量最大，但内插效果该算法计算量最大，但内插效果(xiogu)(xiogu)最好，精度最最好，精度最高。高。 5.5.2 几何校正几何校正第29页/共48页第三十页，共48页。第30页/共48页第三十一页，共48页。红色曲线对应红色曲线对应(duyng)图像中的

12、那些部图像中的那些部分？分？第31页/共48页第三十二页，共48页。也叫大津阈值也叫大津阈值,把直方图在某一阈值处分割成两组，当被把直方图在某一阈值处分割成两组，当被分成的两组间方差为最大时，决定分成的两组间方差为最大时，决定(judng)阈值。阈值。设一幅图像的灰度值为设一幅图像的灰度值为1m级，灰度值级，灰度值i的像素数为的像素数为ni，则，则像素总数为像素总数为 ，各值的概率，各值的概率 ，用，用T将其分成将其分成两组两组C0=1T和和C1=T+1m，各组产生的概率如下：，各组产生的概率如下：iinNNnpii/)(10TwpwTii0111wpwmTii最大方差最大方差(fn ch)阈

13、值选取法阈值选取法C0产生产生(chnshng)的概率为：的概率为：C1产生的概率为：产生的概率为：第32页/共48页第三十三页，共48页。 连通是指集合中任意两个点之间都存在着完全(wnqun)属于该集合的连通路径。 两个点有4连通和8连通之分。第33页/共48页第三十四页，共48页。待分割待分割(fng)(fng)图像图像 第一步结果第一步结果(ji gu)第二步结果第二步结果最后结果最后结果相似性准则是相似性准则是邻近像素与种邻近像素与种子像素的灰度子像素的灰度值差小于值差小于3 3 第34页/共48页第三十五页，共48页。分裂准则：如果分裂准则：如果(rgu)(rgu)某个子区域的灰某

14、个子区域的灰度均方差大于度均方差大于1.51.5，则将其分裂为，则将其分裂为4 4个子个子区域，否则不分裂。区域，否则不分裂。合并准则：如果合并准则：如果(rgu)(rgu)相邻两个子区域相邻两个子区域的灰度均值之差不大于的灰度均值之差不大于2.52.5，则合并为一，则合并为一个区域。个区域。 65. 2R29. 1, 5 . 7;73. 1, 5 . 52211RRRR33442.5,0.25;3.75,2.87RRRR2 22 22 22 22 22 2第35页/共48页第三十六页，共48页。对写得出方程的图形对写得出方程的图形(txng)都可利用都可利用Hough变换检测。变换检测。第3

15、6页/共48页第三十七页，共48页。 a) a)原链码方向原链码方向(fngxing) b)(fngxing) b)逆时针旋转逆时针旋转9090 图图a曲线曲线(qxin)的链码为：的链码为：01122233100000765556706其差分链码为：其差分链码为：1010010670000777001116图图b曲线曲线(qxin)的链码为：的链码为：23344455322222107770120其差分链码为：其差分链码为：10100106700007770011167.2.1 链码描述链码描述第37页/共48页第三十八页，共48页。第38页/共48页第三十九页，共48页。 低阶矩描述图像的

16、整体特征：低阶矩描述图像的整体特征： 1. 零阶矩反映了目标的面积；零阶矩反映了目标的面积； 2. 一阶矩反映目标的质心位置；一阶矩反映目标的质心位置； 3.二阶矩反映目标主轴、辅轴的长短和主轴方向二阶矩反映目标主轴、辅轴的长短和主轴方向(fngxing)角。角。 高阶矩主要描述了图像的细节（翘度、偏斜度）。高阶矩主要描述了图像的细节（翘度、偏斜度）。7.3 矩特征的物理矩特征的物理(wl)意义意义第39页/共48页第四十页，共48页。012301123012A1230122301233012300123017.4.3 灰度共生灰度共生(gngshng)矩阵法矩阵法 4*4(0,0)(0,1)

17、(0,2)(0,3)0807(1,0)(1,1)(1,2)(1,3)8080(1,0)(2,0)(2,1)(2,2)(2,3)0807(3,0)(3,1)(3,2)(3,3)7070AppppppppP DxDypppppppp1200001400(1,1)0012000012AP DxDy 设图像设图像(t xin)矩阵为矩阵为注意注意(zh y)(zh y)：(1)(1)此处与课本是同步的此处与课本是同步的(2) (2) 灰度级灰度级第40页/共48页第四十一页，共48页。08078080(1,0)08077070AP244004800(1,0)00220020BP水平水平(shupng)

18、方向无重复，方向无重复，变化较快变化较快水平方向数值大，重复水平方向数值大，重复(chngf)多，多，纹理较粗纹理较粗1 1）对角线元素全为）对角线元素全为0 0，表明，表明(biomng)(biomng)同行灰度变化快同行灰度变化快2 2）对角线元素较大，表明）对角线元素较大，表明(biomng)(biomng)纹理较粗纹理较粗7.4.3 灰度共生矩阵法灰度共生矩阵法 第41页/共48页第四十二页，共48页。定义：定义： 数学形态学是分析数学形态学是分析(fnx)几何形状和结构几何形状和结构的数学方法，它建立在集合代数的基础上，的数学方法，它建立在集合代数的基础上，是用集合论方法定量描述目标

19、几何结构的是用集合论方法定量描述目标几何结构的学科。学科。 这种结构表示的可以是分析这种结构表示的可以是分析(fnx)对象的对象的宏观性质，也可以是微观性质。宏观性质，也可以是微观性质。7.5.1 数学数学(shxu)形态学概述形态学概述第42页/共48页第四十三页，共48页。 腐蚀腐蚀 概念：腐蚀表示用某种形状概念：腐蚀表示用某种形状“探针探针”对一个图象进行对一个图象进行(jnxng)探测，以便找出在图象内部可以放下该基元的探测，以便找出在图象内部可以放下该基元的区域。区域。 定义：集合定义：集合 A 被集合被集合 B 腐蚀腐蚀,表示为表示为 ,数学形式为数学形式为:AxBxA B =A B2、腐蚀、腐蚀(fsh)与与膨胀膨胀 7.5.2 数学数学(shxu)形态学基本形态学基本算法算法第43页/共48页第四十四页，共48页。