数字图像处理 灰度变换

第4章图像的灰度变换BIT第2页第4章图像的灰度变换第4章图像的灰度变换4.1灰度变换的基本方法4.2二值化和阈值处理4.3灰度的线性变换4.4灰度的非线性变换第3页第4章图像的灰度变换4.1灰度变换的基本方法背景–图像质量差：获取图像时光照不正常、噪声影响及发生畸变–改善图像质量»图像增强：不考虑图像质量下降的原因（方法包括灰度变换、平滑处理等）»图像复原（恢复）：建立降质模型，恢复原始图像暗图像亮图像低对比度图像高对比度图像第4页第4章图像的灰度变换4.1灰度变换的基本方法灰度变换(gray-scaletransformation,GST)–根据要求按一定关系逐点改变原图像中每一个像素灰度值的方法–图像增强中的空域处理技术–目的是改善图像画质–表示方法»设原图像像素的灰度值D=f(x,y)，处理后图像像素的灰度值D'=g(x,y)，D和D'间的关系为D'=T[D]g(x,y)=T[f(x,y)]第5页第4章图像的灰度变换4.1灰度变换的基本方法灰度线性变换–若g(x,y)=T[f(x,y)]=af(x,y)+b是一个线性或分段线性的单值函数，则由它确定的变换称为灰度线性变换–如：图像的灰度范围较窄，图像看起来比较模糊，造成目标图像灰度值与背景灰度值接近。第6页第4章图像的灰度变换4.1灰度变换的基本方法灰度的非线性变换–图像的像素集中于中间灰度部分，而其它部分的像素很少。可以压缩像素少的部分，扩展像素集中的部分–直方图均衡化处理等属于非线性灰度变换第7页第4章图像的灰度变换第4章图像的灰度变换4.1灰度变换的基本方法4.2二值化和阈值处理4.3灰度的线性变换4.4灰度直方图及均衡化处理第8页第4章图像的灰度变换4.2二值化和阈值处理非零元素取一法–方法：如果像素灰度值为零，则其灰度值不变；对于灰度值不为零的像素，灰度值变为255。–非零元素取一法函数表达式0),(0),(,255,0),(yxfyxfyxg第9页第4章图像的灰度变换4.2二值化和阈值处理固定阈值法–为灰度图像设定一个阈值T，把灰度值小于给定阈值T的像素灰度置为0，大于T的像素灰度置为255–函数表达式TyxfTyxfyxg),(),(,255,0),(T=100第10页第4章图像的灰度变换4.2二值化和阈值处理MatLab函数–I=imread('rice.tif');–fori=1:256–forj=1:256–J(i,j)=0;–ifI(i,j)100–J(i,j)=255;–end–end–end–subplot(1,2,1),imshow(I);–subplot(1,2,2),imshow(J);或者使用BW=im2bw(I,level)level:0至1间取值。当像素的灰度值小于level时为黑（0），否则为白（1）这里level取100/255.第11页第4章图像的灰度变换4.2二值化和阈值处理双固定阈值法–预先为灰度图像设定两个阈值T1和T2，把灰度值小于给定阈值T1的像素灰度置为0；大于T1且小于T2的像素灰度置为255；大于T2的像素灰度置为0–函数表达式2211),(),(),(,0,255,0),(TyxfTyxfTTyxfyxg第12页第4章图像的灰度变换第4章图像的灰度变换4.1灰度变换的基本方法4.2二值化和阈值处理4.3灰度的线性变换4.4灰度直方图及均衡化处理第13页第4章图像的灰度变换4.3灰度的线性变换背景–曝光不足或过度情况下，图像灰度局限在很窄的范围内，图像中的像素灰度没有层次–采用一个线性单值函数，对图像内的每一个像素灰度做线性扩展，提高灰度层次第14页第4章图像的灰度变换4.3灰度的线性变换1.简单线性变换设原图像f(x,y)的灰度范围为[z1,z2]，线性变换后图像g(x,y)的灰度范围为[z’1,z’2]。那么g(x,y)和f(x,y)间的关系为：如果|z’2-z’1|大于|z2-z1|，使得变换后像素的灰度差增大，对比度增大，图像质量得到增强。)),(('''),(112121zyxfzzzzzyxggfZ1Z2Z1'Z2'f(x,y)g(x,y)第15页第4章图像的灰度变换4.3灰度的线性变换灰度变换方程–当a1，输出图像的对比度增大–当a1，输出图像的对比度减小–当a=1且b≠0时，输出图像的灰度值上移或下移，使得图像变亮或暗–当a=-1，b=255时，图像灰度正好反转–当a0且b0时，原图像的暗区域变亮，亮区域变暗byxafyxfTyxg),()],([),(第16页第4章图像的灰度变换4.3灰度的线性变换MatLab函数–J=imadjust(I,[low_inhigh_in],[low_outhigh_out])–例：I=imread('pout.tif');J=imadjust(I,[0.30.7],[]);imshow(I),figure,imshow(J)K=imadjust(I,[0.01],[0.30.7]);figure,imshow(K)IJK第17页第4章图像的灰度变换4.3灰度的线性变换（2）窗口灰度变换–保留灰度级在[L,U]间的值，将大于U的灰度值置为255，小于L的灰度置为0–方程UyxfUyxfLLyxfyxfyxg),(),(),(255),(0),(L表示窗口的下限，U表示窗口的上限gfLU255f(x,y)g(x,y)2550LU第18页第4章图像的灰度变换4.3灰度的线性变换（3）分段线性变换–对不同的灰度范围进行不同的线性变换–如3段不同的线性变换2211222211211211),(),(),(')255/()),(('255(')/()),(/()''(/),('),(zyxfzyxfzzyxfzzzyxfzzzzzyxfzzzyxfzyxg）