《数字图像处理CH4点运算.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字图像处理CH4点运算.ppt（44页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、数字图像处理,第四章点运算,CH4 点运算,一、引言二、点运算和直方图三、直方图均衡化四、直方图匹配五、光度学校正和显示校正六、要点总结习题,1 引言,1）点运算（point operation）定义对于一幅输入图像，将产生一幅输出图像，输出图像的每个像素点的灰度值由输入像素点决定。点运算由灰度变换函数（gray-scale transformation,GST）确定。Notice：（1）与局部（邻域）运算的差别，输入像素-输出像素一一对应；（1）与几何运算的差别，不改变图像的空间关系；（2）又称为对比度增强，对比度拉伸或灰度变换。,1 引言,2）点运算的种类（1）线性点运算,1 引言,len
2、na.bmp,1 引言,（2）非线性点运算,C0时，小于Dm/2拉伸，大于Dm/2的压缩；C0时，情况相反。,1 引言,1 引言,lenna.bmp,1 引言,3）应用（1）光度学标定（photometric calibration）希望数字图像的灰度能够真实反映图像的物理特性。如去掉非线性；变换灰度的单位。（2）对比度增强（contrast enhancement）或对比度扩展（contrast stretching）将感兴趣特征的对比度扩展使之占据可显示灰度级的更大部分。,1 引言,（3）显示标定（display calibration）显示设备不能线性地将灰度值转换为光强度。因此点运算和
3、显示非线性组合，以保持显示图像时的线性关系。（4）轮廓线确定用点运算的方法进行阈值化。,2 点运算和直方图,1）为什么讨论两者关系？为使输出灰度产生特定形式的输出直方图，而逆向寻求点运算函数的过程。(直方图均衡化)2）输入与输出直方图的关系分两步完成：（1）分子为输入直方图，但自变量从DA替换为DB。（2）分母为灰度变换函数的导数，如果出现DA也替换为DB。,2 点运算和直方图,2 点运算和直方图,2 点运算和直方图,3）举例（1）线性点运算性质：*b0，直方图向右平移，图像变亮；*b1，直方图对比度加大。例子1：lena,2 点运算和直方图,2 点运算和直方图,2131.2*138+50,2
4、 点运算和直方图,例子2：假定原直方图为高斯函数,2 点运算和直方图,（2）二阶点运算,2 点运算和直方图,例子3：平方点运算，假定原直方图为高斯函数,此处用的灰度变换公式为DB=DA2,2 点运算和直方图,（3）其它情形*若灰度变换函数存在0斜率，则输出直方图将产生尖峰；*若灰度变换函数存在斜率无穷大，则输出直方图将部分区域扩展为一定宽度；*若灰度变换函数不存在反函数，可以将输入直方图划为几段，然后输出直方图为几部分之和。,3 直方图均衡化,1）目的：使一输入图像转换为在每一灰度级上都有相同的像素点数（即输出的直方图是平的）。进一步的作用在于图像比较和分割。2）研究思路：通过直方图变换公式3
5、）步骤4）离散情况5）例子,3 直方图均衡化,累积分布函数CDF,输出直方图为平的，所以其值为A0/Dm,3 直方图均衡化,%初始化及得到lenna的灰度lenna=zeros(128,128);lenna_equ=zeros(128,128);histgram=zeros(256);cdf=zeros(256);lenna,map=imread(c:templenna.bmp,bmp);%get histogram（直方图）for i=1:128 for j=1:128 k=lenna(i,j);histgram(k)=histgram(k)+1;endend,3 直方图均衡化,%get c
6、df 累积分布函数cdf(1)=histgram(1);for i=2:256 cdf(i)=cdf(i-1)+histgram(i);end%run point operationfor i=1:128 for j=1:128k=lenna(i,j);lenna_equ(i,j)=cdf(k)*256/(128*128);endend%生成直方图均衡化后的lenna图imwrite(lenna_equ,map,c:templenna_equ.bmp);,3 直方图均衡化,3 直方图均衡化,均衡化会减少灰度级数。为什么？怎么办？,计算实例 假定有一幅总像素为N=6464的图像，灰度级数为8，各
7、灰度级分布列于下表中,对其均衡化计算过程如下：,a)原始直方图 b)均衡化后的直方图 c)变换函数,a)原图 b)原图的直方图 c)均衡化后的图像 d)均衡化后的直方图,4 直方图匹配,1）目的：通过转换比较两幅数字图像的直方图，判断两幅数字图像是否为同一物理景象。2）研究思路：3）步骤4）离散情况5）举例,4 直方图匹配,A(x,y)B(x,y)C(x,y)问题1：在给定A图像和C图像的情况下，如何选取灰度变换函数？问题2：判断A图像和C图像是否为同一物理图像？（请思考）,4 直方图匹配,B 图可以通过对A图进行直方图均衡化得到,B 图可以通过对C图进行直方图均衡化得到,4 直方图匹配,4
8、直方图匹配,%get cdf-1for i=1:128 for j=1:128 for k=1:256 if lenna_match_cdf(k)/(128*128)lenna_equ(i,j)lenna_match(i,j)=k;break;endend endend,5 光度学和显示校正,5 光度学和显示校正,例子：,5 光度学和显示校正,光电转换特性（gamma）校正摄象机：=0.5显示器：=2.5人眼的生理特点电影：=1.5电视或计算机：=1.25参考freesoft:gammalaunch,6 要点总结,1）点运算由输入像素灰度和输出像素灰度之间映射的灰度变换函数确定。2）线性点运算可以改变数字图像的对比度。3）线性点运算后的直方图由下式确定：4）数字图像均衡化的灰度变换函数可由累积分布函数确定：5）数字图像匹配的灰度变换函数由下列函数确定：,习题,P.82第1题；,习题,P.82第2题；,习题,P.82第5题；,习题,P.82第6题；,上机实习,1）应用MATLAB软件提供的函数，编制读取BMP文件，并使其直方图均衡化，并存为另一幅BMP文件。使用MATLAB软件本身提供的直方图均衡化函数，判别自编程序与该函数的区别。2）应用MATLAB软件提供的函数，编制读取BMP文件，并使其直方图匹配的函数。,
