第6章图像增强6_4 数字图像处理与分析基础 国防科技大学

数字图像处理与分析基础6.5非线性空域滤波器序统计滤波器形态滤波数字图像处理与分析基础6.5.1序统计滤波器指定窗口的信号排序，取指定位序的值。原始信号滤波长度3滤波后的信号图6-44中值滤波器1.中值滤波器及其快速算法{Xi，iX}窗口长度n,Yi=MedianXi=Median[Xi-r,…,Xi,…,Xi+r],iX,r=(n-1)/2.数字图像处理与分析基础1111110000555000000005555545556555454535155510515515515510510510510510555551051552052552401210121000055500550000555554322223332110005225193511595951151351451325659575656mean543211234321006000medianmeaninputmedianinput振荡摇摆三脉冲双脉冲阶跃斜坡三角形单脉冲Eg.N=5,1D数字图像处理与分析基础去孤立噪声三角函数顶变平保持阶跃保持斜坡对比结论数字图像处理与分析基础212)(41222mMmfimed主要特性：1）对某些输入信号的不变性：单调、周期2）去噪声性能m长度、M均值，f(M)噪声密度函数.缺点：1）处理随机噪声性能差；2）能去除的噪声满足条件，Lm/2，因此对相距较远的窄脉冲效果好。3）频谱特性：非线性，不存在一一对应关系。mean2=i2/m数字图像处理与分析基础其他序统计滤波器2.MaxFilter3.MinFilter数字图像处理与分析基础数字图像处理与分析基础数字图像处理与分析基础数字图像处理与分析基础1、中值滤波器可以消除比它的尺度小一半的物体，保留较大的物体。对于既保留边缘，又去噪声的任务很有用。2、中值滤波器是非线性滤波器，两个一维滤波器的效果与一个二维滤波器的效果不同，即使它们的合成形式一致。序统计滤波器小结数字图像处理与分析基础稀疏分布的5*5中值滤波器3、稀疏分布的模板能减少大尺度的中值滤波器所需要的计算时间。数字图像处理与分析基础6.5.2数学形态学初步发展简介膨胀与腐蚀应用数字图像处理与分析基础结构元素数学形态学研究几何结构的基本思想是利用“结构元素”（structuringelement）探测图像，看能否将这个结构元素很好地填放在图像的内部，同时验证填放结构元素的方法是否有效。结构元素的设计在处理实际问题中是非常重要的，它决定了抽取信息的结果，构造不同的结构元素，就可以完成不同的分析任务。AB图6.-47形态学基本运算数字图像处理与分析基础二值图像的表示一个矩阵图像中位于原点处的像素值用带“△”号下标的字体表示，并约定用“1”表示活动（前景）像素，用“0”表示不活动（背景）像素。处理图像时，假定所有不在矩阵边框内的像素均为“0”值。如有界矩阵S其中含有一个2×3的矩形带下标的元素0△表示原点的位置0000011101110000S数字图像处理与分析基础6.5.2图像形态学初步腐蚀膨胀膨胀与腐蚀的代数意义膨胀与腐蚀的滤波特点小结作业数字图像处理与分析基础基础——平移概念将一个集合A平移距离x，表示为A+x}:{AaxaxA(6-112)axa+xA+xA图6.-48二值图像的平移数字图像处理与分析基础1、腐蚀（erode）定义集合A被集合B“腐蚀”，表示为BA}:{AxBxBA(6-113)其中A为输入图像，B为结构元素腐蚀的结果由将B平移x，但仍然包含在A内的所有x点组成。如果将B看作模板，则由在平移过程中，所有可以填入A内部的模板的原点组成。腐蚀还有几种常用表示：E(A,B)，ERODE(A,B)数字图像处理与分析基础腐蚀的性质1、如果原点在结构元素的内部，则腐蚀后的图像为原图像的一个子集，图6-50，即腐蚀具有收缩图像的作用，也就是可以去除比模板小的噪声；2、如果原点不在结构元素的内部，则腐蚀后的图像可能不在原图像的内部，反而可能具有填充图像内孔洞的作用，图6-51。AB图6-50原点在结构元素内部时的腐蚀AB图6-51原点不在结构元素内部时的腐蚀数字图像处理与分析基础数值举例010101001101,1101110AB011000010000000BA数字图像处理与分析基础原点不在结构元素内11111111101111,101111101110101111111101AB01011100101010001111001101000111110BA11111111111111111111111111111111111)(BAA数字图像处理与分析基础2、膨胀（dilate）A被B膨胀表示为BA：ccBABA)]([（6-116）Ac表示A的补集。膨胀还可以用D(A,B)，DILATE(A,B)表示ABAB图6-52利用圆盘对矩形膨胀，尖角被磨圆数字图像处理与分析基础性质1、对前景的外部作了平滑滤波2、满足交换律ABBA}:{BbbABA3、膨胀的等效表达式}:{AaaBBA数字图像处理与分析基础膨胀ABAB图6-53离散情况下的明克夫斯基和（膨胀）数字图像处理与分析基础小结1、膨胀可以实现图像缝隙的连接；2、腐蚀可以去除小颗粒噪声或毛刺；3、多种组合，实现开、闭、击中、击不中；4、典型的非线性滤波，滤波效果可交互控制；5、模板设计与算法设计数字图像处理与分析基础图6.5.14膨胀、腐蚀的组合滤波效果数字图像处理与分析基础应用边界提取骨架抽取极限腐蚀Top-hat变换流域变换灰度形态变换数字图像处理与分析基础6.6彩色图像增强伪彩色增强真彩色增强数字图像处理与分析基础伪彩色与假彩色伪彩色（pseudocolor）非彩色图像（灰度、二值）人为映射成彩色图像——索引图像增强显示分辨率假彩色（falsecolor）真彩色图像处理后颜色失真艺术效果数字图像处理与分析基础6.6.1伪彩色处理——空域法1.密度分层法:iff(x,y)Nk,thenf(x,y)=Ck.Ck：R、G、B按某种比例合成的颜色;Nk：第K个灰度区间.x0L灰度轴F(x,y)(白)L1(黑)y图6-58密度分层技术的几何解释数字图像处理与分析基础图6-59伪彩色增强效果（a）灰度图像（b）伪彩色图像数字图像处理与分析基础f(x,y)filter1filter2filter3redgreenblueDFTDFT-1DFT-1DFT-1addaddadd2、频域法伪彩色增强数字图像处理与分析基础低通、带通、带阻滤波器组合实现伪彩色增强（a）灰度图像（b）红通道输入（c）绿通道输入（d）蓝通道输入图6-64频率域伪彩色增强原理及效果