首页 > 代码库 > 【数字图像处理之（三）】用图像增强谈灰度变换

【数字图像处理之（三）】用图像增强谈灰度变换

2024-07-10 02:01:33   235人阅读

前面已经说了，数字图像处理是指通过计算机对数字图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。

其主要目的有三个方面：
  1. 提高图像的视感质量，如进行图像的亮度、彩色变换，增强、抑制某些成分，对图像进行几何变换等，以改善图像的质量。
  2. 图像数据的变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。
  3. 提取图像中所包含的某些特征或特殊信息，这些被提取的特征或信息往往为计算机分析图像提供便利。提取特征或信息的过程是模式识别或计算机视觉的预处理。提取的特征可以包括很多方面，如频域特征、灰度或颜色特征、边界特征、区域特征、纹理特征、形状特征、拓扑特征和关系结构等。

图像增强（增强图像中的有用信息）

  1. 图像增强是指对图像的某些特征，如边缘、轮廓、对比度等进行强调或锐化，以便于显示、观察或进一步分析与处理
  2. 增强的首要目标是使处理后的图像比原始图像更适合于特定应用。
  3. 主要方法：
    • 空间域： 
      • 点运算（灰度变换、直方图修正法）
      • 区域运算（空间滤波）
    • 频域：
      • 高通滤波、 低通滤波、中值滤波；

灰度变换（gray-scale transformation, GST）是一种空间域上的点运算处理方法，根据一定的关系，逐点改变原图像中每一个像素灰度值的方法（且只跟该点原来的灰度值有关），其表示形式如下：

  • 对于输入图象f(x，y)，输出图像g(x，y)，T(in)为灰度变换函数，则g(x，y)=T( f(x，y) )。

其主要目的如下：
  • 改善画质，使图像显示效果更加清晰
  • 有选择性地突出图像中感兴趣的特征或抑制某些不需要的特征，使图像与视觉响应特征相匹配（图像增强）

其主要应用如下：
  • 图像求反
  • 对比度拉伸
  • 图像灰度分割（二值化）

图像求反：

这种方法适用于增强嵌入图像暗色区域的白色或灰色细节。
src = http://www.mamicode.com/imread('Fig0303(a)(breast).tif');>


对比度拉伸：

（普通线性变换）
src = http://www.mamicode.com/imread('Fig0316(a)(moon).tif');>


（使用对数变换）
src = http://www.mamicode.com/imread('Fig0305(a)(spectrum).tif');>


图像灰度分割（二值化）：

在图像处理领域，二值图像运算量小，并且能够体现图像的关键特征，因此被广泛使用。
src = http://www.mamicode.com/imread('Fig0409(a)(bld).tif');>


  • MATLAB函数小结：


imadjust()

imadjust在数字图像处理中用于进行图像的灰度变换（调节灰度图像的亮度或彩色图像的颜色矩阵）,该函数先将图像映射到[0 1]，例如uint8类型的图像会先乘以255来决定实际应用中的值。
调用格式：
J = imadjust(I)
将灰度图像 I 中的亮度值映射到 J 中的新值并使 1% 的数据是在低高强度和饱和，这增加了输出图像 J 的对比度值。此用法相当imadjust(I,stretchlim(I))

J = imadjust(I,[low_in; high_in],[low_out; high_out])
将图像I中的亮度值映射到J中的新值，即将low_in至high_in之间的值映射到low_out至high_out之间的值。low_in 以下与 high_in 以上的值被剪切掉了，也就是说，low_in 以下的值映射到 low_out，high_in 以上的值映射到high_out。它们都可以使用空的矩阵[]，默认值是[0 1]。

J = imadjust(I,[low_in; high_in],[low_out; high_out],gamma)
将图像 I 中的亮度值映射到 J 中的新值，其中 gamma指定描述值I和值J关系的曲线形状。如果gamma小于1，此映射偏重更高数值（明亮）输出，如果gamma大于1，此映射偏重更低数值（灰暗）输出，如果省略此参数，默认为(线性映射)。

newmap = imadjust(map,[low_in; high_in],[low_out; high_out],gamma)
调整索引色图像的调色板map。如果low_in, high_in, low_out, high_out 和 gamma 都是标量，那么对 r，g，b 分量同时都做此映射。对于每个颜色分量都有唯一的映射，当 low_in 和 high_in 同时为1*3向量或者 low_out 和 high_out 同时为1*3向量或者 gamma 为1*3向量时。调整后的颜色矩阵 newmap 和 map 有相同的大小。

RGB2 = imadjust(RGB1,...)
对 RGB 图像 RGB1 的红、绿、蓝调色板分别进行调整。随着颜色矩阵的调整，每一个调色板都有唯一的映射值。

stretchlim() 

 LOW_HIGH = stretchlim(src, tol)
该函数找到对比度扩展图像的对照，可用于imadjust(),
tol =  [LOW_FRACT HIGH_FRACT] 指定图像低像素值和高像素值饱和度的百分比
如果tol是一个标量,tol = LOW_FRACT、HIGH_FRACT = 1 - LOW_FRACT,饱和度等于低像素值和高像素值的百分比。
如果在参数中忽略toll，那么饱和度水平为2%,tol的默认值为[0.01  0.99]。
如果选择tol = 0, LOW_HIGH = [min(I(:)); max(I(:))].

mat2gray()

调用格式：
I = mat2gray(A, [amin amax])
将图像矩阵A中介于amin和amax的数据归一化处理， 其余小于amin的元素都变为0， 大于amax的元素都变为1。I = (A-amin)/(amax-amin)

I = mat2gray(A)
将图像矩阵A归一化为图像矩阵I， 归一化后矩阵中每个元素的值都在0到1范围内（包括0和1）。I = (A-amin)/(amax-amin)

im2uint8()

函数功能： 把图像数据类型转换为无符号八位整型。如果输入图像是无符号八位整型的，返回的图像和
源图像相同。如果源图像不是无符号八位整型的，该函数将返回和源图像相同但数据类型为uint8的图像
（必要时对图像进行调整）。
调用格式：
I = im2uint8(src)
把灰度图像src的数据类型转换成无符号八位整型的后， 返回。（但src并不发生改变）

RGB2 = im2uint8(RGB1)
把真彩色图像的数据类型转换成无符号八位整型的， 并返回。注意这里并不是将真彩色图像转换成为黑白图像， 这里仅仅改变了图像数据的类型。

I = im2uint8(BW)
把二值图像BW的数据格式转换成uint8格式的， 由于二值图像的图像数据仅仅取0和1， 所以这里的转换效果仅仅是把1映射成255。


联系
我们