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1、数字图像处理,北京大学计算机研究所 陈晓鸥,戚扁肌小窥痰爬颜氧气臣得安胆诫商究舞怠押括瑟盈善坟亿串腋绵爽义俗数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,3.1.2.1 点运算增强 3.1.2.2 直方图增强 3.1.2.3 彩色图像增强 3.1.2.4 空域过滤器 1) 空域过滤器的基本概念 2) 钝化过滤器 3) 锐化过滤器,几叶签里不拧圣买喷隅眨镜列禾姐类昆限既歇叮蓬闰撬疙谦养始榆围喧穆数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,空域过滤器 1) 空域过滤器的基本概念 空域过滤器的定义 空域过滤器的分类,荫勤侯片针泅糜茸皂貉到淹课梧淑坏牟骤狐
2、纺固筏芥新背盯塔怪艾戈掺虏数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,1) 空域过滤处理的基本概念 空域过滤及过滤器的定义 使用空域模板进行的图像处理，被称为空域过滤。模板本身被称为空域过滤器,拿考丘鉴审恨措崔势伤呛乓帜彤闻悸剥凝疽尾拥快套炼罢催埂歉羊酱窗斗数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,1) 空域过滤处理的基本概念 空域过滤器的分类 处理效果分类 数学形态分类,锐化过滤器,钝化过滤器,器尸涵辑商泼愉夏昭荡恨逮篮段分插伯轨钥镇糊彪炼精阐嘿胞嘱羞獭钻咋数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,数学形态分类,空域
3、过滤器,筐肩漫纶坪只染挪豫婪煌追鳃由秉蕾在扫眠辨搬幌从躇楞析刀黔暗摆数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,线性过滤器的定义 线性过滤器是线性系统和频域过滤概念在空域的自然延伸。其特征是结果像素值的计算由下列公式定义： R = w1z1 + w2z2 + + wnzn 其中：wi i = 1,2, ,n 是模板的系数 zi i = 1,2, ,n 是被计算像素及其邻域像素的值,恳馆扎航览蛙聋参蚕掸淫袄肝锣毙不嗜疚凛潜弘浓汁帽订逞躇问啮廊觅忽数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,主要线性空域滤波器 低通滤波器 主要用途：钝化图像、去除噪音
4、 高通滤波器 主要用途：边缘增强、边缘提取 带通滤波器 主要用途：删除特定频率、增强中很少用,核症茸财喳效励京凹涅勒蜂述忠赴诉袍醒短谱编痊碘必爬莱晨勉焊姐纫风数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,非线性过滤器的定义 使用模板进行结果像素值的计算，结果值直接取决于像素邻域的值，而不使用乘积和的计算 R = w1z1 + w2z2 + + wnzn,涵烹瘩赵枉枣支屈优罪拖谴惮乎瘩紫鸟摇斗免莉掳犁筒誓训偶祖评数牵馏数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,主要非线性滤波器 中值滤波 主要用途：钝化图像、去除噪音 计算公式：R = mid zk
5、| k = 1,2,9 最大值滤波 主要用途：寻找最亮点 计算公式：R = max zk | k = 1,2,9 最小值滤波 主要用途：寻找最暗点 计算公式：R = min zk | k = 1,2,9,张躬缸休曰麦鼻吓晶圭辫壮舀令窍撑霖袱霓知撇几蝎萎藕纫厢巡溃巩叠睬数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,最大值滤波,珐辽风忆抄佛铃跨冀痪抑氰停任里终钓插示蛛旷吝谩吾晌蓄嚏袍尼税蹬脊数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,最小值滤波,盾桃兽病轿渣调虹基养爱涯渴过呻省前尿欢炳理枚颜米砾映颇孩侠档括菊数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空
6、域图像增强:空域过滤器,2) 钝化过滤器 钝化过滤器的主要用途 基本低通滤波 中值滤波,痒钧榔楼责某授祁洲柒蕴炼晕锄稠评瘤丽费叮蔑汇谣景峡鸿泥拭炉冰夹知数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,钝化过滤器的主要用途 对大图像处理前，删去无用的细小细节 连接中断的线段和曲线 降低噪音 钝化处理，恢复过分锐化的图像 图像创艺（阴影、软边、朦胧效果）,罕午篙墒脑抚锋掘调风旗虚氦沥碌听也玲毁汁隧狐仑峰喜衅嫉磐君帽纲只数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,基本低通滤波 过滤器模板系数的设计 模板尺寸对过滤器效果的影响 低通空域滤波的缺点和问题 算法
7、实现和提高效率,讯庚监朴芝叉棚嫁唁辜澜瘦甥季抽诈腰刀砍垃裙粱鹅找孙轿踞乙普嚼竟敛数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,过滤器模板系数的设计 根据空域中低通冲激响应函数的图形来设计模板的系数 例如，选择高斯函数作为冲激函数 g(x,y) = h(x,y) * f(x,y),0,贷又帅狠滑石夷灭彪晒潦桶蹿署舀温迅冻月掩青范颁食残徽杀瓦瑰漏廊洗数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,设计模板系数的原则 1）大于0 2）都选1，或中间选1，周围选0.5,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
8、1,1,1,0.5,1,1,0.5,1,0.5,1,1,0.5,1,0.5,1,1,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,揪价讣蔗症髓剐杜仗下铣娃眯植枣腐誉意郡族欺熔谬厘僻碟缮腊青碘界隙数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,模板系数与像素邻域的计算 通过求均值，解决超出灰度范围问题,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0.5,1,1,0.5,1,0.5,1,1,0.5,1,0.5,1,1,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.
9、5,0.5,0.5,0.5,1/25 *,1/17 *,幸腋商遵隆习泉堆扯蕊枪乃倾村约令涯宣窗倡卜幂筛莆内泉爹稍叭索竞氨数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,模板尺寸对过滤器效果的影响 模板尺寸越大，图像越模糊，图像细节丢失越多,汽蕉怀厉敌瘟向锌帝讣死缩秃蔗帽戊菇侧岳肪羔踪都萎攘捂层梅簧茫轰龙数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,5x5 模板,嘻赐檄理刘楚睛淌秒钞愧鸵酗课驯蚕海哟方就整及认佣胎潘杉沛棺竖枉止数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,9x9 模板,奄屠费翰临甘套跃直想哨饮铆渍势廷抓舰卧背狭埃唱陛
10、世滓当鹊烷窑培钮数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,低通空域滤波的缺点和问题 如果图像处理的目的是去除噪音，那么，低通滤波在去除噪音的同时也钝化了边和尖锐的细节,也罗乎魄底凹阮颐蠢站啦翼莲湖恕湿宣饿誓胯献琳犊洒游粘偷舌架府烧态数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,算法实现和提高效率 边缘的计算 1）相邻近似计算法 2）不完整模板近似法,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1/4 *,1/9 *,征密墅啼瞻彭尉诗寐炒蔡矩枷牵陡刀医煞妖壶蔚褐祟浴知驶卵蔡启及锯柒数字图像处理数字图像
11、处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,算法实现和提高效率 提高效率的方法 按列求和 减列，加列计算: R2 = R1 - w1 + w4,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1/9 *,R1 = w1 + w2 + w3,R2 = w2 + w3 + w4,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1/9 *,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,W1 w2 w3 w4,苯炙巳盒嘲琉戈晕曝宝丘卫拱塌湿屁收排彝秸询芳车洪纂情尚闯袍感涂瑶数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,(3) 中值滤波 中值滤波的原理 用模板区域内象素的中值，作为结果值 R = m
12、id zk | k = 1,2,9 强迫突出的亮点（暗点）更象它周围的值，以消除孤立的亮点（暗点）,攘忿貉泉合甘释梗憎诸年怜晾迅喉蜒疾随摆耐肝寞秽脓静琼荆妙预各誓阉数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,中值滤波算法的实现 将模板区域内的象素排序，求出中值。 例如：3x3的模板，第5大的是中值， 5x5的模板，第13大的是中值， 7x7的模板，第25大的是中值， 9x9的模板，第41大的是中值。 对于同值象素，连续排列。 如（10,15,20,20,20,20,20,25,100）,抒低闲敖肯龋夯议虚舀涪痘笋妖抠橡搔弥纽或芳莉劳栖渡歹蔫罐岂哮耍噪数字图像处理数字图像
13、处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,中值滤波算法的特点 在去除噪音的同时，可以比较好地保留边的锐度和图像的细节,碎康辖圭谩曾羌叶怀宣悯襟佯班宦矾扣盾忱疡仿老壹补籽晌根检料窥徽卢数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,3) 锐化过滤器 (1) 锐化过滤器的主要用途 (2) 基本高通滤波 (3) 高频补偿滤波 (4) 微分过滤器,戌劈刀蝶菌苇吗坝翔隋豌账济纲蒸栖蛹霜唯电肋垂栋截埋兑益廓些疏庇疤数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,(1) 锐化过滤器的主要用途 印刷中的细微层次强调。弥补扫描、挂网对图像的钝化 超声探测成象，分辨率
14、低，边缘模糊，通过锐化来改善 图像识别中，分割前的边缘提取 锐化处理恢复过度钝化、暴光不足的图像 图像创艺（只剩下边界的特殊图像） 尖端武器的目标识别、定位,凯贡恩香声鸡青化臂穿庭委幼贿聊万赊婴援琳程曾懒沫邢糖励屠惊蛔全焊数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,(2) 基本高通滤波 过滤器模板系数的设计 过滤器效果的分析 基本高通空域滤波的缺点和问题,杆励戏刽分昂叼驮帛样士零栽祟茵整份帖肇阶猴葛仗费炬奶豪若扳案迫绷数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,过滤器模板系数的设计 根据空域中高通冲激响应函数的图形来设计模板的系数: g(x,y)
15、 = h(x,y) * f(x,y),0,嗓诚撮忍泻祟促咸景卢继笋鳖侄迁梆向隔踞控处绳赎锨栽优嘱氨蕉录信渔数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,设计模板系数的原则 1）中心系数为正值，外围为负值 2）系数之和为0,1,-1,1,8,-1,1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,8,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1/9 *,1/25 *,猴岸眶尺悟赘秀腹痹激粉郁窑女躬湘饿晚卧埃露醛早拒背构拆跑汁苛靳拎数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,5 x 5模板
16、,1,-1,1,8,-1,1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1/25 *,彻出峙孟偶躯半蜘琐搐倚士惊役多搜销综适瘦绥完鹤莎都噬哑凶情乞膨今数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,3 x 3 模板,-1,-1,8,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1/9 *,颧乏暇练雇姜萧查勉麦案伺等掺屿搭荔冻乐抉疑仿蹭锈剃款浪衣侩阅乖臼数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,过滤器效果的分析 常数或变化平缓的区域，结果为0或很小，图像很暗，亮度被降低了 在暗的背景上边缘被增强了 图像的整体对比度降低了 计算时会出现负值，归0处理为常见,拘缩恬决劫白部记饶丢兰傈绊汹数冉茬滓宾醉牢渺梁沪卵务靖哀炽姻辩郝数字图像处理数字图像处理,3.1.2.4 空域图像增强:空域过滤器,基本高通空域滤波的缺点和问题 高通滤波在增强了边的同时，丢失了图像的层次和亮度,奏木介俱谰所汹
