数字图像处理灰度变换

1、BIT第2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的基本方法4.2二值化和阈值处理二值化和阈值处理4.3 灰度的线性变换灰度的线性变换4.4灰度的非线性变换灰度的非线性变换第3页第4章 图像的灰度变换n背景背景 图像质量差：获取图像时光照不正常、噪声影响及发生图像质量差：获取图像时光照不正常、噪声影响及发生畸变畸变 改善图像质量改善图像质量 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）换、平滑处理等） 图像复原（恢复）：建立降质模型，恢复原始图像图像复原（恢复）：建立降质模型，恢复原始图像第4页第4章 图像

2、的灰度变换n灰度变换灰度变换(gray-scale transformation, GST) 根据要求按一定关系逐点改变原图像中每一个像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素灰度值的方法 图像增强中的空域处理技术图像增强中的空域处理技术 目的是改善图像画质目的是改善图像画质 表示方法表示方法 设原图像像素的灰度值设原图像像素的灰度值D = f(x, y)，处理后图像像素的，处理后图像像素的灰度值灰度值D=g(x, y)，D和和D间的关系为间的关系为 D= TD g(x, y)=Tf(x, y)第5页第4章 图像的灰度变换n灰度线性变换灰度线性变换 若若g(x, y)=T f

3、(x, y)=af(x, y) + b 是一个线性或分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段线性的单值函数，则由它确定的变换称为灰度线性变换度线性变换 如：图像的灰度范围较窄，图像看起来比较模如：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。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n灰度的非线性变换灰度的非线性变换 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，扩展像的像素很少。可以压缩像素少的部分，扩展像素集中的部分素集中的部分 直方图均衡化处理等属

4、于非线性灰度变换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4.1灰度变换的基本方法灰度变换的基本方法4.2二值化和阈值处理二值化和阈值处理4.3 灰度的线性变换灰度的线性变换4.4 灰度直方图及均衡化处理灰度直方图及均衡化处理第8页第4章 图像的灰度变换n非零元素取一法非零元素取一法 方法：如果像素灰度值为零，则其灰度值不变；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

5、n固定阈值法固定阈值法 为灰度图像设定一个阈值为灰度图像设定一个阈值 T ，把灰度值小于给，把灰度值小于给定阈值定阈值 T 的像素灰度置为的像素灰度置为0，大于，大于 T 的像素灰度的像素灰度置为置为255 函数表达式函数表达式TyxfTyxfyxg),(),(,255, 0),(T=100第10页第4章 图像的灰度变换nMatLab函数函数 I=imread(rice.tif); for i=1:256 for j=1:256 J(i,j)=0; if I(i,j)100 J(i,j)=255; end end end subplot(1,2,1),imshow(I); subplot(1,

6、2,2),imshow(J);或者使用或者使用 BW = im2bw(I,level)level : 0至至1间取值间取值。当像素的灰当像素的灰度值小于度值小于level 时为黑时为黑（0），），否则为白否则为白（1）这里这里level取取100/255.第11页第4章 图像的灰度变换n双固定阈值法双固定阈值法 预先为灰度图像设定两个阈值预先为灰度图像设定两个阈值T1和和T2，把灰度值，把灰度值小于给定阈值小于给定阈值T1的像素灰度置为的像素灰度置为0；大于；大于T1且小且小于于T2的像素灰度置为的像素灰度置为255；大于；大于T2的像素灰度置的像素灰度置为为0 函数表达式函数表达式2211)

7、,(),(),(, 0,255, 0),(TyxfTyxfTTyxfyxg第12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的基本方法4.2二值化和阈值处理二值化和阈值处理4.3 灰度的线性变换灰度的线性变换4.4灰度直方图及均衡化处理灰度直方图及均衡化处理第13页第4章 图像的灰度变换n背景背景 曝光不足或过度情况下，图像灰度局限在很窄的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，提高灰度层次灰度做线性扩展，提高灰度层

8、次第14页第4章 图像的灰度变换1. 简单线性变换简单线性变换 设原图像设原图像 f(x, y)的灰度范围为的灰度范围为z1, z2，线性变换，线性变换后图像后图像g (x, y)的灰度范围为的灰度范围为z1, z2。 那么那么g (x, y)和和f(x, y)间的关系为：间的关系为：如果如果|z2 - z1|大于大于|z2 - z1|，使得变换后像素的灰度，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。差增大，对比度增大，图像质量得到增强。),(),(112121zyxfzzzzzyxg第15页第4章 图像的灰度变换灰度变换方程灰度变换方程 当当a1，输出图像的对比度增大，输出图

9、像的对比度增大 当当a1，输出图像的对比度减小，输出图像的对比度减小 当当a=1且且b0时时，输出图像的灰度值上移或下移，输出图像的灰度值上移或下移，使得图像变亮或暗，使得图像变亮或暗 当当a=-1，b=255时，图像灰度正好反转时，图像灰度正好反转 当当a0时，原图像的暗区域变亮，亮区域时，原图像的暗区域变亮，亮区域变暗变暗byxafyxfTyxg),(),(),(第16页第4章 图像的灰度变换nMatLab函数函数 J = imadjust (I, low_in high_in , low_out high_out) 例：例： I = imread(pout.tif); J = imadjust(I,0.3 0.7,); imshow(I), figure, imshow(J) K = imadjust(I,0.0 1,0.3 0.7); figure, imshow(K)IJK第17页第4章 图像的灰度变换（2）窗口灰度变换）窗口灰度变换 保留灰度级在保留灰度级在 L, U 间的值，将大于间的值，将大于 U 的灰度的灰度值置为值置为255，小于，小于 L 的灰度置为的灰度置为0 方程方程UyxfUyxfLLyxfyxfyxg),(),(),(255),(0),(L表示窗口的下限，表示窗口的下限，U表示窗口的上限表示窗口的上限第18页第4章 图像的灰度变换（3）分段线性变