《遙感圖像及其增強》ppt課件

1、遙感圖像及其加強遙感圖像及其加強張超張超信息與電氣工程學院信息與電氣工程學院中國農業(yè)大學中國農業(yè)大學12 七月七月 2021主要內容 遙感圖像特點遙感圖像特點 遙感圖像格式遙感圖像格式 遙感圖像加強遙感圖像加強 點加強點加強 領域加強空間域領域加強空間域 低通濾波低通濾波 高通濾波高通濾波遙感圖像與普通圖像區(qū)別？遙感圖像與其它圖像區(qū)別遙感圖像與其它圖像區(qū)別1、對象不同、對象不同2、拍攝方式不同遙感影像有詳細的圖像獲、拍攝方式不同遙感影像有詳細的圖像獲取參數取參數3、采用波段及其范圍不同、采用波段及其范圍不同4、遙感圖像有、遙感圖像有3+1種分辨率種分辨率5、遙感圖像經過幾何校正后，具有地理坐標

2、、遙感圖像經過幾何校正后，具有地理坐標系系6、遙感影像普通采用非緊縮或無損緊縮方式、遙感影像普通采用非緊縮或無損緊縮方式存儲，特別是定量遙感的圖像存儲，特別是定量遙感的圖像圖像的特征圖像的特征包括圖像的自然特征和人工特征包括圖像的自然特征和人工特征自然特征包括：自然特征包括：光譜特征：不同類型的地物在各個波段的光譜特征：不同類型的地物在各個波段的數字成像，就構成了數字圖像的光譜特數字成像，就構成了數字圖像的光譜特征。征。幾何特征：包括圖像的幾何分辨率、圖像幾何特征：包括圖像的幾何分辨率、圖像的紋理構造及圖像的幾何外形的紋理構造及圖像的幾何外形時相特征：在不同時間獲得的同一地域各時相特征：在不同

3、時間獲得的同一地域各圖像之間存在的差別。圖像之間存在的差別。圖像的人工特征圖像的人工特征即以自然特征為根底，人為定義的某些特性或參數即以自然特征為根底，人為定義的某些特性或參數1 1 統(tǒng)計特征圖像某一波段的最大值、最小值、均值、統(tǒng)計特征圖像某一波段的最大值、最小值、均值、規(guī)范差等規(guī)范差等2 2 直方圖特征某一波段的直方圖分布，見下張幻燈直方圖特征某一波段的直方圖分布，見下張幻燈片片3 3 灰度邊緣特征反映了圖像中目的對象所占的面積灰度邊緣特征反映了圖像中目的對象所占的面積大小和外形大小和外形4 4 線和角點特征道路和河流等線狀地物，角點代表線和角點特征道路和河流等線狀地物，角點代表的部分構造關

4、系不因視角而改動，圖像幾何校正的部分構造關系不因視角而改動，圖像幾何校正/ /配準中有用配準中有用5 紋理描畫特征，圖像部分不規(guī)那么而在紋理描畫特征，圖像部分不規(guī)那么而在宏觀上有規(guī)律的特性稱為紋理特性宏觀上有規(guī)律的特性稱為紋理特性以統(tǒng)計等方法計算的各種紋理測度以統(tǒng)計等方法計算的各種紋理測度圖像統(tǒng)計直方圖圖像統(tǒng)計直方圖圖像直方圖的定義圖像直方圖的定義1 1一個灰度級別在范圍一個灰度級別在范圍00，L-1L-1的的數字圖像的直方圖是一個離散函數數字圖像的直方圖是一個離散函數p(rk)= nk/np(rk)= nk/nn n是數字圖像的像素總數是數字圖像的像素總數nknk是數字圖像中第是數字圖像中第

5、k k個灰度級的像素總數個灰度級的像素總數rkrk是第是第k k個灰度級，個灰度級，k = 0,1,2,L-1k = 0,1,2,L-1圖像及其直方圖例如圖像及其直方圖例如直方圖定義直方圖定義2一個灰度級別在范圍一個灰度級別在范圍00，L-1L-1的的數字圖像的直方圖是一個離散函數數字圖像的直方圖是一個離散函數p(rk)= nkp(rk)= nk由于由于rkrk的增量是的增量是1 1，直方數可表示為：，直方數可表示為：p(k)= nkp(k)= nk即，圖像中不同灰度級像素出現(xiàn)的次數即，圖像中不同灰度級像素出現(xiàn)的次數 兩種圖像直方圖定義的比較兩種圖像直方圖定義的比較 p(rk)= nk/n p

6、(rk)= nk/n 第一種定義第一種定義 p(rk)= nk p(rk)= nk 第二種定義第二種定義 第一種定義優(yōu)點第一種定義優(yōu)點 使函數值正那么化到使函數值正那么化到0,10,1區(qū)間，區(qū)間，成為實數函數成為實數函數 函數值的范圍與數素的總數無關函數值的范圍與數素的總數無關 給出灰度級給出灰度級rkrk在圖像中出現(xiàn)的概率在圖像中出現(xiàn)的概率密度的統(tǒng)計密度的統(tǒng)計不同圖像直方圖對比不同圖像直方圖對比直方圖用途：評價圖像質量直方圖用途：評價圖像質量 圖像直方圖谷做為灰度閾值可以得到合圖像直方圖谷做為灰度閾值可以得到合理的物體的邊境理的物體的邊境直方圖用途：圖像分割直方圖用途：圖像分割圖像邊境閾值選

7、擇圖像邊境閾值選擇遙感數字圖像的存儲格式遙感數字圖像的存儲格式根本圖像格式根本圖像格式:BMPTIFFJPEG遙感圖像存儲方式遙感圖像存儲方式:BSQBIPBIL數字圖像存儲數字圖像存儲 圖像描畫信息圖像描畫信息 普通以構造或類來描畫普通以構造或類來描畫 主要包括：寬、高等主要包括：寬、高等 圖像數據圖像數據 數組數組 順序存放的延續(xù)數據順序存放的延續(xù)數據 BMPBMPheadData圖像的表示圖像的表示:計算機表示計算機表示headData 頭和數據分別在兩個文件中頭和數據分別在兩個文件中ENVI圖像格式typedef struct tagBITMAPFILEHEADER / bmfh WO

8、RD bfType; /圖像類型圖像類型BMP DWORD bfSize;/圖像大小。圖像大小。 WORD bfReserved1; WORD bfReserved2; DWORD bfOffBits;/數據偏移量。數據偏移量。 BITMAPFILEHEADER; BMP圖像的描畫信息圖像的描畫信息BMP圖像文件包括：文件頭；信息頭；圖像數據圖像文件包括：文件頭；信息頭；圖像數據三部分三部分文件頭文件頭圖像的表示圖像的表示:計算機表示計算機表示 BMP圖像的描畫信息圖像的描畫信息-信息頭信息頭typedef struct tagBITMAPINFOHEADER / bmih DWORD biS

9、ize; /數據構造的尺寸數據構造的尺寸 LONG biWidth; /位圖以象素為單位的寬。位圖以象素為單位的寬。 LONG biHeight; /位圖以掃描行為單位的高位圖以掃描行為單位的高 WORD biPlanes; /目的設備的平面數，必需為目的設備的平面數，必需為1 WORD biBitCount /每一個色平面象素的位數每一個色平面象素的位數1、4 DWORD biCompression; /緊縮類型。緊縮類型。BI_RGB,BI_REL4 DWORD biSizeImage; /圖像以字節(jié)為單位的尺寸圖像以字節(jié)為單位的尺寸 LONG biXPelsPerMeter; /x方向的

10、分辨率方向的分辨率dpm LONG biYPelsPerMeter; /y方向的分辨率方向的分辨率dpm DWORD biClrUsed; /實踐運用顏色數實踐運用顏色數 DWORD biClrImportant; /重要顏色數重要顏色數 BITMAPINFOHEADERBMP文件中的圖像數據文件中的圖像數據 圖像陣列記錄了圖像的每一個像素圖像陣列記錄了圖像的每一個像素值，在生成圖像文件時，值，在生成圖像文件時，WindowsWindows從從位圖的左下角開場，從左到右從下位圖的左下角開場，從左到右從下到上，將圖像的像素值一一記錄下到上，將圖像的像素值一一記錄下來。來。 圖像陣列有緊縮和非緊縮

11、兩種存儲圖像陣列有緊縮和非緊縮兩種存儲格式。格式。根本圖像格式根本圖像格式-TIFFTIFF是Tag Image File Format的縮寫，是由Aldus公司和Microsoft公司共同開發(fā)設計的圖像文件格式。TIFF圖像文件主要由三部分組成：文件頭、標識信息區(qū)和圖像數據區(qū)由于運用了標識的功能，TIFF圖像文件才可以實現(xiàn)多幅圖像多波段的存儲TIFF文件的特點文件的特點 擅長運用指針的功能，可以存儲多幅圖像擅長運用指針的功能，可以存儲多幅圖像 文件內數據區(qū)沒有固定的陳列順序，只規(guī)定文文件內數據區(qū)沒有固定的陳列順序，只規(guī)定文件頭必需在文件前端，對于標識信息區(qū)和圖像件頭必需在文件前端，對于標識信

12、息區(qū)和圖像數據區(qū)在文件中可以隨意存放數據區(qū)在文件中可以隨意存放 可以制定私人用的標識信息可以制定私人用的標識信息 除了除了RGBRGB方式外，方式外，TIFFTIFF圖像文件還可以接受圖像文件還可以接受CMYKCMYK等多種不同的圖像方式等多種不同的圖像方式 可以存儲多份調色板數據，調色板的數據類型可以存儲多份調色板數據，調色板的數據類型和陳列順序較為特殊和陳列順序較為特殊 能提供多種不同的緊縮數據的方法，便于運用能提供多種不同的緊縮數據的方法，便于運用者選擇者選擇 圖像數據可以分割成幾個部分分別存檔圖像數據可以分割成幾個部分分別存檔JEPG JPEGJoint Photographic Ex

13、perts GROUP是由是由國際規(guī)范組織國際規(guī)范組織ISO：International Standardization Organization和國際電報咨詢和國際電報咨詢委員會委員會CCITT Consultation Committee of the International Telephone and Telegraph為靜態(tài)為靜態(tài)圖像所建立的第一個國際圖像緊縮規(guī)范圖像所建立的第一個國際圖像緊縮規(guī)范 MPEG延續(xù)幀延續(xù)幀JPEG緊縮流程緊縮流程符號符號解碼器解碼器DCT逆向變換逆向變換DCT正向變換正向變換量化器量化器符號符號編碼器編碼器構造構造8x8的子圖的子圖合成合成8x8的子圖

14、的子圖輸入圖像輸入圖像NxN緊縮圖像緊縮圖像緊縮的圖像緊縮的圖像解壓圖像解壓圖像顏色空間顏色空間轉換轉換零偏置零偏置轉換轉換顏色空間顏色空間轉換轉換零偏置零偏置轉換轉換遙感圖像存儲格式遙感圖像存儲格式1、BSQBand Sequential格式格式按圖像的波段順序存儲，每個波段以像元的行列號按圖像的波段順序存儲，每個波段以像元的行列號陳列陳列2、BILBand Interleaved by line格式格式按波段順序相間的陳列各行像元數據。按波段順序相間的陳列各行像元數據。3、BIPBand Interleaved by Pixel格式格式按波段順序相間的陳列各列像元數據按波段順序相間的陳列各

15、列像元數據B1B2B3B1B2B3B1 B2 B3BSQBILBIP遙感圖像的加強處置遙感圖像的加強處置遙感圖像加強處置的目的遙感圖像加強處置的目的 改善圖像的質量，提高圖像目視效果，改善圖像的質量，提高圖像目視效果，突出所需求的信息，為進一步遙感目突出所需求的信息，為進一步遙感目視判讀做預處置任務視判讀做預處置任務 例如：圖像對比度不夠，圖像有噪聲、例如：圖像對比度不夠，圖像有噪聲、圖像邊境模糊等圖像邊境模糊等 詳細講：改善圖像的灰度等級，提高詳細講：改善圖像的灰度等級，提高圖像的對比度，平滑濾波消除噪聲，圖像的對比度，平滑濾波消除噪聲，突出地物對象邊緣等突出地物對象邊緣等遙感圖像加強分類遙

16、感圖像加強分類 空間加強空間加強 點運算點運算 線性變換；非線性變換；直方圖線性變換；非線性變換；直方圖調整調整 鄰域運算：圖像平滑鈍化；圖像鄰域運算：圖像平滑鈍化；圖像銳化銳化 頻率域加強頻率域加強 圖像平滑圖像平滑 圖像銳化圖像銳化 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 點運算點運算灰度級變換加強灰度級變換加強 灰度級變換特點灰度級變換特點 獲取變換函數的方法獲取變換函數的方法 固定函數、交互樣點插值固定函數、交互樣點插值 灰度級變換的運用灰度級變換的運用 亮度調整、對比度拉伸、密度分割亮度調整、對比度拉伸、密度分割 灰度級變換的分析灰度級變換的分析點運算點運算point operati

17、on特點特點 對于一幅輸入圖像，經過點運算后，產生對于一幅輸入圖像，經過點運算后，產生的輸出圖像的灰度值僅由相應輸入像素點的輸出圖像的灰度值僅由相應輸入像素點的灰度值決議，與周圍像素不發(fā)生直接聯(lián)的灰度值決議，與周圍像素不發(fā)生直接聯(lián)絡絡 點運算又稱為對比度加強、對比度拉伸或點運算又稱為對比度加強、對比度拉伸或灰度變換灰度變換 包括：線性變換，非線性變換包括直方包括：線性變換，非線性變換包括直方圖調整圖調整線性變換線性變換 線性變換；分段線性變換線性變換；分段線性變換 y=ax+b y=ax+b255021623255023150輸入輸出輸入輸出50150255非線性變換非線性變換 指數變換指數變

18、換 y=beax+c y=beax+c 對數變換對數變換 y=blog(ax+1)+c y=blog(ax+1)+c 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 獲取變換函數的方法獲取變換函數的方法1 1 固定函數：指數函數、正弦函數、分段固定函數：指數函數、正弦函數、分段線性方程、對數函數，如顯示傅立葉的線性方程、對數函數，如顯示傅立葉的s=c log(1+|r|)s=c log(1+|r|)2550255142021623 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 獲取變換函數的方法獲取變換函數的方法2 2 交互樣點插值交互樣點插值 用過點的三次樣條插值曲線，獲得變換用過點的三次樣條插值曲線，獲

19、得變換函數函數Photoshop軟件調整圖軟件調整圖像像 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 灰度級變換的運用灰度級變換的運用1 1 亮度調整亮度調整加亮、減暗圖像加亮、減暗圖像25512825521825512825532加亮減暗 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 灰度級變換的運用灰度級變換的運用2 2 對比度拉伸對比度拉伸提高、降低對比度提高、降低對比度2554825502551282551422180降低部分提高 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 灰度級變換的運用灰度級變換的運用2 2 提高對比度提高對比度 通常經過直方圖得到兩個拐點的位置通常經過直方圖得到兩個拐點的位置

20、 降低對比度降低對比度 降低對比度普通用于輸出設備的灰度級降低對比度普通用于輸出設備的灰度級小于輸入圖像的灰度級的情況，如在小于輸入圖像的灰度級的情況，如在8 8位位的計算機屏幕上顯示的計算機屏幕上顯示1111位的衛(wèi)星影像時。位的衛(wèi)星影像時。 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 灰度級變換的運用灰度級變換的運用2 2 部分提高、部分降低對比度部分提高、部分降低對比度 大于大于4545度提高；小于度提高；小于4545度降低度降低255482550255128255142196021623線性非線性 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 灰度級變換的運用灰度級變換的運用3 3 灰度級切片密度

21、分割，彩色編碼偽灰度級切片密度分割，彩色編碼偽彩色彩色255482550134176密度分割密度分割 density slice 所謂密度分割將圖像的象元按灰度進展歸所謂密度分割將圖像的象元按灰度進展歸類，歸類函數可用以下函數曲線表示：類，歸類函數可用以下函數曲線表示：i2551a4a3a2a5a1b4b3b2b5b0密度分割后偽彩色處置密度分割后偽彩色處置 分割后各類圖斑用不同顏色表示出來，以分割后各類圖斑用不同顏色表示出來，以示區(qū)別。這種處置又稱作偽彩色顏色查示區(qū)別。這種處置又稱作偽彩色顏色查找表處置。密度分割的關鍵是確定像元找表處置。密度分割的關鍵是確定像元灰度分割的閾值。灰度分割的閾值

22、。直方圖調整直方圖調整 直方圖平衡化直方圖平衡化 直方圖規(guī)定化直方圖匹配直方圖規(guī)定化直方圖匹配直方圖平衡化直方圖平衡化一種調理圖像對比度質量的算法一種調理圖像對比度質量的算法運用的方法是灰度級變換：運用的方法是灰度級變換：s = T(r) s = T(r) 將原圖像的直方圖經過變換函數變換為均勻將原圖像的直方圖經過變換函數變換為均勻的直方圖；的直方圖；然后按均勻直方圖修正原圖像；然后按均勻直方圖修正原圖像；最終獲得一幅灰度均勻分布的新圖像。最終獲得一幅灰度均勻分布的新圖像。直方圖平衡化表示直方圖平衡化表示直方圖平衡化步驟直方圖平衡化步驟1、統(tǒng)計原圖像每一灰度級的像元數和累積像元數、統(tǒng)計原圖像每

23、一灰度級的像元數和累積像元數2、根據如下變換函數式計算每一灰度級、根據如下變換函數式計算每一灰度級xa平衡化平衡化后對應的新值，并四舍五入取整，得到新的灰度后對應的新值，并四舍五入取整，得到新的灰度級級xb L-1為變換后灰度級為變換后灰度級 N為像素總個數為像素總個數3、以新值替代原灰度值，構成平衡化后的新圖像、以新值替代原灰度值，構成平衡化后的新圖像4、根據原圖像像元統(tǒng)計值對應找到新圖像像元統(tǒng)、根據原圖像像元統(tǒng)計值對應找到新圖像像元統(tǒng)計值，做出新直方圖計值，做出新直方圖)(10kakjakbxhNLx直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化(匹配匹配) 直方圖規(guī)定化是指使一幅圖像的直方圖變成規(guī)直方圖規(guī)定化

24、是指使一幅圖像的直方圖變成規(guī)定外形的直方圖，而對圖像進展變換的加強方定外形的直方圖，而對圖像進展變換的加強方法法 規(guī)定的直方圖可以是一幅圖像的直方圖，經過規(guī)定的直方圖可以是一幅圖像的直方圖，經過變換，使兩輻圖像的亮度變化規(guī)律盡能夠的接變換，使兩輻圖像的亮度變化規(guī)律盡能夠的接近近 規(guī)定的直方圖也可以是指定函數方式的直方圖，規(guī)定的直方圖也可以是指定函數方式的直方圖，從而使變換后圖像的亮度變化盡能夠的服從這從而使變換后圖像的亮度變化盡能夠的服從這種函數分布種函數分布 在遙感圖像鑲嵌以及交融中經常用到，又稱為在遙感圖像鑲嵌以及交融中經常用到，又稱為直方圖匹配直方圖匹配直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化直方圖平衡

25、化是直方圖規(guī)定化的橋梁直方圖平衡化是直方圖規(guī)定化的橋梁 圖像加強圖像加強:點運算加強點運算加強 灰度級變換的分析灰度級變換的分析 灰度級變換對層次的影響灰度級變換對層次的影響 由于變換是在有限個灰度級上進展的，由于變換是在有限個灰度級上進展的，因此有時候會呵斥層次的喪失因此有時候會呵斥層次的喪失 改動圖像原有的真實的光譜呼應關系，改動圖像原有的真實的光譜呼應關系，使圖像不能反映不同地類地物反射特性使圖像不能反映不同地類地物反射特性 改動圖像視覺效果，對于遙感圖像計算改動圖像視覺效果，對于遙感圖像計算機自動分類或者遙感定量分析普通不做機自動分類或者遙感定量分析普通不做空域鄰域加強空域鄰域加強空域

26、鄰域卷積運算空域鄰域卷積運算圖像平滑去噪圖像平滑去噪圖像銳化圖像銳化卷卷 積積 頻域加強與空域模板加強的關系頻域加強與空域模板加強的關系 卷積的離散表達式，根本上可以了解為模板卷積的離散表達式，根本上可以了解為模板運算的數學表達方式運算的數學表達方式 M-1 N-1 M-1 N-1 g(x,y) = fg(x,y) = f* *h = h = f(m,n)h(x m, y f(m,n)h(x m, y n) n) m=0 n=0 m=0 n=0 因此，卷積的沖擊呼應因此，卷積的沖擊呼應h(x,y)h(x,y)，被稱為空域，被稱為空域卷積模板，在模板相對原點是對稱時成立卷積模板，在模板相對原點是

27、對稱時成立 圖像加強圖像加強:空域過濾器空域過濾器 空域過濾器空域過濾器 空域過濾器的根本概念空域過濾器的根本概念 鈍化平滑過濾器鈍化平滑過濾器 銳化過濾器銳化過濾器123456789 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 空域過濾處置的根本概念空域過濾處置的根本概念 空域過濾及過濾器的定義空域過濾及過濾器的定義 運用空域模板進展的圖像處置，運用空域模板進展的圖像處置，被稱為空域過濾。模板本身被稱為空域被稱為空域過濾。模板本身被稱為空域過濾器過濾器 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 空域過濾分類空域過濾分類 處置效果分類處置效果分類空域過濾器空域過濾器非線性過濾器非線性過濾器線性過濾器線性過濾

28、器帶通帶通低通低通高通高通中值中值最小值最小值最大值最大值銳化過濾器銳化過濾器平滑過濾器平滑過濾器 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾線性過濾器的定義線性過濾器的定義線性過濾器是線性系統(tǒng)和頻域過濾概念在線性過濾器是線性系統(tǒng)和頻域過濾概念在空域的自然延伸。其特征是結果像素值的空域的自然延伸。其特征是結果像素值的計算由以下公式定義：計算由以下公式定義： R = w1z1 + w2z2 + + wnzn R = w1z1 + w2z2 + + wnzn其中：其中：wi i = 1,2, ,n wi i = 1,2, ,n 是模板的系是模板的系數數 zi i = 1,2, ,n zi i = 1,2,

29、 ,n 是被計算是被計算像素及其鄰域像素的值像素及其鄰域像素的值123456789 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾低通濾波器低通濾波器主要用途：平滑圖像、去除噪音主要用途：平滑圖像、去除噪音高通濾波器高通濾波器主要用途：邊緣加強、邊緣提取主要用途：邊緣加強、邊緣提取帶通濾波器帶通濾波器主要用途：刪除特定頻率、加強中很少主要用途：刪除特定頻率、加強中很少用用 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾非線性過濾器的定義非線性過濾器的定義運用模板進展計算，結果值直接取決于像素運用模板進展計算，結果值直接取決于像素鄰域的值，而不運用如下乘積和的計算鄰域的值，而不運用如下乘積和的計算: : R = w1z

30、1 + w2z2 + + wnzn R = w1z1 + w2z2 + + wnzn中值濾波中值濾波主要用途：平滑圖像、去除噪音主要用途：平滑圖像、去除噪音計算公式：計算公式：R = midzk | k = 1,2,9R = midzk | k = 1,2,9 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 最大值濾波，去除胡椒噪聲暗最大值濾波，去除胡椒噪聲暗 主要用途：尋覓最亮點主要用途：尋覓最亮點 計算公式：計算公式：R = max zk | k = 1,2,9 最小值濾波：去除鹽噪聲亮最小值濾波：去除鹽噪聲亮 主要用途：尋覓最暗點主要用途：尋覓最暗點 計算公式：計算公式：R = min zk | k

31、 = 1,2,9123456789普通用中值濾波，最大值，最小值很少用普通用中值濾波，最大值，最小值很少用 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 平滑過濾器平滑過濾器 平滑過濾器的主要用途平滑過濾器的主要用途 低通空域濾波低通空域濾波 中值濾波中值濾波 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 平滑過濾器的主要用途平滑過濾器的主要用途 對圖像處置前，刪去無用的細小細節(jié)對圖像處置前，刪去無用的細小細節(jié) 銜接中斷的線段和曲線銜接中斷的線段和曲線 降低噪音降低噪音 鈍化處置，恢復過分銳化的圖像鈍化處置，恢復過分銳化的圖像 圖像創(chuàng)藝陰影、軟邊、朦朧效果圖像創(chuàng)藝陰影、軟邊、朦朧效果 圖像加強圖像加強:空域過濾空

32、域過濾 過濾器模板系數的設計過濾器模板系數的設計 根據空域中低通沖激呼應函數的圖根據空域中低通沖激呼應函數的圖形來設計模板的系數形來設計模板的系數 例如，選擇高斯函數作為沖激函數例如，選擇高斯函數作為沖激函數0 圖像加強圖像加強:空域過濾器空域過濾器 設計模板系數的原那么設計模板系數的原那么 1 1大于大于0 0 2 2模板的和為模板的和為1 1，所以下面的模板要除以，所以下面的模板要除以25251111111111111111111111111模板大小普通為奇數33；55；770 空域濾波數字卷積實驗以以下圖為例，試看卷積實驗過程。 10 11 11 1210 10 11 11 12 11

33、11 11 1210 10 200 11 1211 11 11 12 1211 11 12 12 1210 10 13 11 12142淺灰字 卷積模板元素值暗紅 數字圖像灰度值1612 14 21 2 1 卷積模板低通濾波器111222 10 10 11 1211 10 11 11 1211 12 35 23 1310 34 58 34 1223 35 23 1210 10 13 13 1210 10 13 11 12 濾波結果圖 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 模板尺寸對過濾器效果的影響模板尺寸對過濾器效果的影響 模板尺寸越大，圖像越模糊，圖像細模板尺寸越大，圖像越模糊，圖像細節(jié)喪失越

34、多節(jié)喪失越多 低通空域濾波的缺陷和問題低通空域濾波的缺陷和問題 圖像處置的目的是去除噪音，但是，圖像處置的目的是去除噪音，但是，低通濾波在去除噪音的同時也鈍化了低通濾波在去除噪音的同時也鈍化了邊和鋒利的細節(jié)邊和鋒利的細節(jié) 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 中值濾波中值濾波 中值濾波的原理中值濾波的原理 用模板區(qū)域內像素的中值，作為結果值用模板區(qū)域內像素的中值，作為結果值 R = midzk | k = 1,2,9R = midzk | k = 1,2,9 強迫突出的亮點暗點更象它周圍的強迫突出的亮點暗點更象它周圍的值，以消除孤立的亮點暗點值，以消除孤立的亮點暗點 中值過濾器是非線性的中值過濾

35、器是非線性的 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾中值濾波算法的實現(xiàn)中值濾波算法的實現(xiàn)將模板區(qū)域內的像素排序，求出中值。將模板區(qū)域內的像素排序，求出中值。例如：例如：3x33x3的模板，第的模板，第5 5個是中值，個是中值， 5x5 5x5的模板，第的模板，第1313個是中值，個是中值， 7x7 7x7的模板，第的模板，第2525個是中值，個是中值， 9x9 9x9的模板，第的模板，第4141個是中值。個是中值。對于同值像素，延續(xù)陳列。對于同值像素，延續(xù)陳列。如如1010，1515，2020，2020，2020，2020，2020，2525，100100最終值最終值20 20 圖像加強圖像加強:

36、空域過濾空域過濾 高效的排序算法很重要，如：高效的排序算法很重要，如： 冒泡法排冒泡法排序序 中值濾波算法的特點中值濾波算法的特點 在去除噪音的同時，可以比較好地保管在去除噪音的同時，可以比較好地保管邊的銳度和圖像的細節(jié)邊的銳度和圖像的細節(jié) 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 銳化過濾器銳化過濾器 銳化過濾器的主要用途銳化過濾器的主要用途 高通濾波高通濾波 微分過濾器微分過濾器 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 銳化過濾器的主要用途銳化過濾器的主要用途 圖像識別中，分割前的邊緣提取圖像識別中，分割前的邊緣提取 銳化處置模糊的圖像銳化處置模糊的圖像 圖像出圖創(chuàng)藝突出邊境輪廓的圖像圖像出圖創(chuàng)藝突

37、出邊境輪廓的圖像 圖像的目的識別、提取圖像的目的識別、提取 基于特征的遙感圖像交融中，交融前特基于特征的遙感圖像交融中，交融前特征加強征加強 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 根本高通濾波根本高通濾波 過濾器模板系數的設計過濾器模板系數的設計 過濾器效果的分析過濾器效果的分析 高通空域濾波的缺陷和問題高通空域濾波的缺陷和問題 算法實現(xiàn)和提高效率算法實現(xiàn)和提高效率 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 過濾器模板系數的設計過濾器模板系數的設計 根據空域中高通沖激呼應函數的外根據空域中高通沖激呼應函數的外形來設計模板的系數形來設計模板的系數0Laplace 圖像加強圖像加強:空域過濾器空域過濾器設

38、計模板系數的原那么設計模板系數的原那么1 1中心系數為正值，外圍為負值中心系數為正值，外圍為負值2 2系數之和為系數之和為0 01-118-11-111-11-111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-18-1-1-1-1-1-1-1-1400-100-1 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 高經過濾器效果的分析高經過濾器效果的分析 常數或變化平緩的區(qū)域，結果為常數或變化平緩的區(qū)域，結果為0 0或很或很小，圖像整體很暗，亮度被降低了小，圖像整體很暗，亮度被降低了 在暗的背景上邊緣被加強了在暗的背景上邊緣被加強了 圖像的整體對比度降低了圖像的整體對比度降低了 計算時會出現(xiàn)負值，要進

39、展相應處置計算時會出現(xiàn)負值，要進展相應處置 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 高通空域濾波的缺陷和問題高通空域濾波的缺陷和問題 高通濾波在加強了邊的同時，喪失了高通濾波在加強了邊的同時，喪失了圖像的層次和亮度圖像變暗圖像的層次和亮度圖像變暗 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 微分過濾器微分過濾器 微分過濾器的原理微分過濾器的原理 過濾器擴展因子及模板系數的過濾器擴展因子及模板系數的設計設計 微分過濾器效果的分析微分過濾器效果的分析 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 微分過濾器的原理微分過濾器的原理 均值產生鈍化的效果，而均值與積分類均值產生鈍化的效果，而均值與積分類似，由此而聯(lián)想到，微分

40、同樣能產生相似，由此而聯(lián)想到，微分同樣能產生相反的效果，即銳化的效果反的效果，即銳化的效果 在圖像處置中運用微分最常用的方法是在圖像處置中運用微分最常用的方法是計算梯度。函數計算梯度。函數f(x,y)f(x,y)在在(x,y)(x,y)處的梯處的梯度為一個向量：度為一個向量： f = f = f / f / x , x , f / f / y y 圖像加強圖像加強:空域過濾空域過濾 微分過濾器的原理微分過濾器的原理 計算這個向量的大小為：計算這個向量的大小為： f = mag(f = mag(f ) = f ) = (f/f/x)2 +(x)2 +(f/f/y)21/2 y)21/2 思索一個思索一個3x33x3的圖像區(qū)域，的圖像區(qū)域，z z代表灰代表灰度級，上式在點度級，上式在點z5z5的值可用數字方式近的值可用數字方式近似。最簡單的是用