第三章图像增强

第三章图像增强第1页，课件共145页，创作于2023年2月第三章图像增强目的：改善图像的质量。对某种具体的、特定的应用有益。预处理医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第2页，课件共145页，创作于2023年2月图像增强3.1频域滤波3.2点运算3.3图像间算术和逻辑运算3.4线性空域滤波3.5非线性空域滤波3.6彩色图像增强3.7几何运算医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第3页，课件共145页，创作于2023年2月需保留的频率分量：H(u,v)=1；

需抑制的频率分量：H(u,v)=0。f(x,y)F(u,v)H(u,v)F(u,v)G(u,v)G(x,y)FFTH(u,v)FFT-13.1频域滤波医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第4页，课件共145页，创作于2023年2月频域滤波流程（1）对输入图像进行中心移位变换：用(-1)x+y乘以原始图像f(x,y)；（2）由（1）的结果计算相应的DFT，即F(u,v)；（3）设计适当的滤波函数H(u,v)，并用H(u,v)乘以F(u,v)；（4）计算（3）所得结果的IDFT；（5）保留(4)结果的实部；（6）用(-1)x+y乘以（5）的结果，得到滤波增强后的图像g(x,y）。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第5页，课件共145页，创作于2023年2月频率滤波3.1.1频域平滑3.1.2频域锐化3.1.3带通（带阻）滤波3.1.4同态滤波医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第6页，课件共145页，创作于2023年2月3.1.1频域低通滤波图3-3理想低通滤波器（a）变换函数透视图；（b）图像方式显示的滤波器（c）滤波器的剖面图医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第7页，课件共145页，创作于2023年2月截止频率与所保留能量的关系图3-4低通滤波器的能量与D0的关系（a）尺寸为500

500像素的图像（b）图像的Fourier谱。叠加的圆环分别具有5、15、30、80、230像素的半径，分别包含的能量为90.0%、94.6%、95.4%、98.0%、99.55医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第8页，课件共145页，创作于2023年2月IHPF的图像处理效果（c）（b）（a）图3-5图像5-3（a）经过理想低通滤波器的结果，对应的半径分别为15、30、80，滤去的能量为5.4%、3.6%、2%。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第9页，课件共145页，创作于2023年2月振铃效应G(u,v)=H(u,v)F(u,v)g(x,y)=h(x,y)*f(x,y)图3-6（a）半径为5的脉冲图像（b）相应的空间滤波器（c）空域的5个脉冲（d）滤波结果医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第10页，课件共145页，创作于2023年2月滤波器1医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第11页，课件共145页，创作于2023年2月滤波器2医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第12页，课件共145页，创作于2023年2月巴特沃思滤波器Butterworth图3-7BLPF特性曲线医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第13页，课件共145页，创作于2023年2月BLPF的滤波结果图3-8二阶BLPF滤波的结果（a）原图像，（b）半径15，（b）半径30，（d）半径80医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第14页，课件共145页，创作于2023年2月指数滤波器或高斯滤波器图3-9高斯滤波器（a）传递函数的透视图；（b）图像形式；（c）径向剖面图医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第15页，课件共145页，创作于2023年2月ELPF的滤波效果图3-10高斯滤波器的处理效果，从左到右依次为原图、半径15、30、80医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第16页，课件共145页，创作于2023年2月3.1.2高通滤波器图3-11三种典型的高通滤波器，从上到下依次为理想高通滤波器、巴特沃思高通滤波器、指数滤波器。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第17页，课件共145页，创作于2023年2月高通滤波器定义医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第18页，课件共145页，创作于2023年2月HPF比较医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第19页，课件共145页，创作于2023年2月高通滤波器效果1图3-12理想高通滤波效果，从左到右依次为D0=15，30，80。越小，振铃效应越明显图3-13BHPF效果，从左到右依次为D0=15，30，80。比IHPF的结果平滑得多医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第20页，课件共145页，创作于2023年2月高通滤波器效果2图3-14高斯高通滤波效果，从左到右依次为D0=15，30，80。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第21页，课件共145页，创作于2023年2月高频加强图3-15X光片原图；高通滤波效果；高频增强效果；直方图均衡化效果医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第22页，课件共145页，创作于2023年2月3.1.3带通（带阻）滤波器抑制以点（u0,v0）为中心，D0为半径的邻域中所有频率的理想带阻滤波器（IBPF）的转移函数为：医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第23页，课件共145页，创作于2023年2月不围绕原点的情况医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第24页，课件共145页，创作于2023年2月围绕原点的模型为消去围绕原点的一个频带，必须考虑周期性和对称性。一个径向对称（放射对称）的理想带阻滤波器医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第25页，课件共145页，创作于2023年2月巴特沃思带阻滤波器用于去噪声（a）被正弦噪声污染的图像（b）图像（a）的频谱（c）巴特沃思带阻滤波器（d）图像（a）的滤波效果医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第26页，课件共145页，创作于2023年2月f(x,y)=i(x,y)r(x,y),i(x,y)入射光,r(x,y)反射系数。

0<I(x,y)<,0r(x,y)1.Let:z(x,y)=lnf(x,y)=lni(x,y)+lnr(x,y),Z(u,v)=I(u,v)+R(u,v),

S(u,v)=Z(U,v)H(u,v)s(x,y).g(x,y)=exp{s(x,y)}.H(u,v)Rh1Rl0D(u,v)3.1.4同态滤波器图3-19用于同态滤波器中圆对称滤波器函数的剖面。D(u,v)表示离原点的距离。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第27页，课件共145页，创作于2023年2月同态滤波流程f(x,y)lnFFTH(u,v)expFFT-1g(x,y)医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第28页，课件共145页，创作于2023年2月同态滤波效果（a）原图，窗内无细节（b）滤波后窗内黑暗处细节显现医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第29页，课件共145页，创作于2023年2月图像增强——空域技术线性空域滤波非线性空域滤波

f(x,y)原图，g(x,y)增强图像，

T为变换，g(x,y)=T[f(x,y)],点运算算术和逻辑运算几何校正医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第30页，课件共145页，创作于2023年2月3.2点运算图像处理的基本手段x算子T作用的点(x,y)及其邻域y图像原点图像(x,y)医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第31页，课件共145页，创作于2023年2月3.2.1点运算的概念算子T的作用域为1

1，即只作用在单个像素上，输出g(x,y)只与位置(x,y)处的输入f(x,y)有关，“点到点的处理”T算子为“灰度变换函数”(gray-scaletransformation,GST)（又称为强度映射），描述了输入灰度级和输出灰度级之间的映射关系。又被称为“对比度增强”、“对比度拉伸”或“灰度变换”。s=T(r),r原始图像灰度级，s增强图像的灰度级，T映射关系。

医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第32页，课件共145页，创作于2023年2月点运算的用途光度学标定（photometriccalibration）增强对比度（contrastenhancement）动态范围压缩（dynamicparameterreduction）显示标定（displaycalibration）图像分割（imagesegmentation）医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第33页，课件共145页，创作于2023年2月点运算的主要方法灰度变换技术直方图技术医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第34页，课件共145页，创作于2023年2月1、常见的灰度变换(1)线性灰度变换s=T(r)=kr+b

其中r为输入点的灰度值，s为相应输出点的灰度值0M-1s图3-20线性点运算L-1S=kr+br医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第35页，课件共145页，创作于2023年2月线性灰度变换效果比较（a）原始图像图3-21不同线性灰度变换效果的比较（c）变换结果（b）灰度变换函数00.51S=kr+b10.5（d）反转效果（d）反转函数00.51S=kr+b10.5医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第36页，课件共145页，创作于2023年2月非线性单调点变换图3-22非线性点运算L-1L-10srT(r)=r+kr(L-r) (6-34)医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第37页，课件共145页，创作于2023年2月S型函数医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第38页，课件共145页，创作于2023年2月指数变换s=cy

c和y为常数。当

1时，具有扩展低亮度区、压缩高亮度区的效果；当

1时，性能正好相反，具有压缩低亮度区、扩展高亮度区的效果。而当c=

=1时，输出正比与输入，图像无变化。“

校正”（伽马校正），CRT显示器医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第39页，课件共145页，创作于2023年2月显示器校正

=25.0

=10.0

=2.5

=1

=0.4

=0.1

=0.04L-10L/2L/2L-1输入灰度级r图3-23不同

的s=cr

曲线及图像变换结果输出灰度级s

=1.5

=0.66医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第40页，课件共145页，创作于2023年2月组合灰度变换效果与直方图变化医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第41页，课件共145页，创作于2023年2月图3-24分段线性变换输出灰度级sL-10L/2L/2L-1输入灰度级r(r2,s2)T(r)(r1,s1)(a)分段线性函数(b)图像拉伸(c)图像二值化医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第42页，课件共145页，创作于2023年2月3.2.2直方图的概念灰度直方图的定义灰度直方图的性质灰度直方图的用途医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第43页，课件共145页，创作于2023年2月1、灰度直方图的定义灰度级[0,L-1]，灰度直方图用离散函数h(rk)表示 rk为第k级灰度，nk是图像中具有灰度级rk的像素数目，0

k

L-1，0

nk

n-1，n为图像总的像素数目。归一化的直方图：

函数histogram[]表示，简写为h[]。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第44页，课件共145页，创作于2023年2月医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第45页，课件共145页，创作于2023年2月医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第46页，课件共145页，创作于2023年2月图像及其灰度直方图图3-25图像及其灰度直方图医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第47页，课件共145页，创作于2023年2月2、性质图像灰度分布规律的反映与视觉感受有一致性给定图像的直方图唯一，给定直方图对应的图像不唯一反映整体，不反映细节医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第48页，课件共145页，创作于2023年2月3、灰度直方图的用途（1）对图像合理数字化提供参考（2）利用直方图的统计特性方便地求出图像中感兴趣物体的面积。（3）利用直方图进行图像分割医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第49页，课件共145页，创作于2023年2月（2）利用直方图计算物体的面积假设已知图像具有较均匀的背景，其包含的物体D的颜色也较均匀，灰度级的变化范围是gi~gj，则物体D的面积为SD：

医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第50页，课件共145页，创作于2023年2月(3)图像分割阈值选取0100T200255灰度频率图3-26双峰直方图峰谷医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第51页，课件共145页，创作于2023年2月3.2.3直方图均衡化直方图均衡化医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第52页，课件共145页，创作于2023年2月基本关系图3-27直方图均衡化中的基本关系ff255Pg(g)g0ggf0f0Pf(f)医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第53页，课件共145页，创作于2023年2月f：输入灰度，g：输出灰度，f=0:黑;f=255:白;f,g

[0,255].变换式：g=T(f)，Pf(f)、Pg(g)概率密度函数T单值、单调、不减。直方图均衡化医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第54页，课件共145页，创作于2023年2月累积分布函数

C(f)表示输入图像灰度的累积分布函数

令则医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第55页，课件共145页，创作于2023年2月1、直方图均衡化期望输出图像概率密度函数是均匀分布的医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第56页，课件共145页，创作于2023年2月直方图均衡化效果医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第57页，课件共145页，创作于2023年2月直方图均衡化算法：1.列出原始图像灰度级fj,j=0,1,…,k,…,L-1;2.统计各灰度级的象素数目，nj,j=0,1,,…,k,…,L-1;3.计算原始图像直方图Pf(fj)=nj/n，n为原始图像总的象素数目；4.计算累积分布函数c(f);5.应用转移函数，计算映射后的灰度级,

gi=INT[(gmax-gmin)c(f)+gmin+0.5]5.统计映射后各灰度级的象素数目ni,i=0,1,…,p-1;7.计算输出图像直方图Pg(gi)=nj/n，i=0,1,…,p-1;8.用fj和gi的映射关系，修改原始图像灰度级，获得直方图近似均匀分布的输出图像。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第58页，课件共145页，创作于2023年2月直方图规定化算法设Pf(fi)原始图像直方图，Pz(zi)期望输出图像的直方图,fj,zi

[0,L-1]。1.分别对Pf(fj),Pz(zi)作均衡化处理,fj

gm,zi

yn；2.在gm

yn

处组合，Pf(fi)

Pz(zi)。gm=T(fj),yn=G(zi),gm

yn,zi=G-1[T(fj)]医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第59页，课件共145页，创作于2023年2月3.3图像间算术与逻辑运算基本的图像处理技术算术运算逻辑运算图像间、图像内医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第60页，课件共145页，创作于2023年2月3.3.1图像代数运算Defination：A(x,y)，B(x,y)输入图像，C(x,y)输出图像1、代数运算的定义

C(x,y)=A(x,y)+B(x,y) (1)C(x,y)=A(x,y)-B(x,y) (2)C(x,y)=A(x,y)

B(x,y) (3)C(x,y)=A(x,y)

B(x,y) (4)医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第61页，课件共145页，创作于2023年2月2、算术运算的用途（1）多图像平均，降低加性(additive)随机噪声；（2）二次曝光(double-exposure)：一图像内容加到另外图像上。（3）图像相减：去掉不需要的加性噪声（缓慢变化的背景阴影、周期性噪声，图像上每一像素处均已知的附加污染），检测同一场景的两幅图像之间的变化（序列图像运动检测）。（4）除运算：比率图像（颜色和多光谱图像分析）。（5）乘法：乘以掩膜图像(maskimage)，仅留下感兴趣的物体。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第62页，课件共145页，创作于2023年2月医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第63页，课件共145页，创作于2023年2月图像减运算在机动车辆检测中医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第64页，课件共145页，创作于2023年2月3.3.2图像的逻辑运算为二值输入图像，为二值输出图像，“1”表示图像中的对象，“0”表示图像中的背景，与运算AND，医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第65页，课件共145页，创作于2023年2月逻辑运算2或运算（OR）补运算（COMPLEMENT）医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第66页，课件共145页，创作于2023年2月逻辑运算效果演示图3-30二值图像的逻辑运算STNOTSSORTSANDTSXORT医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第67页，课件共145页，创作于2023年2月逻辑运算的作用基本的图像处理算法图像间的逻辑运算是图像分析与表达的基础图像内的逻辑运算边缘提取、细化图像分析与表达医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第68页，课件共145页，创作于2023年2月3.4线性空域滤波器线性空域滤波器与频域滤波器的关系线性平滑滤波锐化滤波医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第69页，课件共145页，创作于2023年2月3.4.1线性空域滤波器“空域滤波”f(x,y)为输入图像，h(x,y)为滤波函数医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第70页，课件共145页，创作于2023年2月空域滤波基本原理f(x-1,y-1)f(x-1,y)f(x-1,y+1)f(x,y-1)f(x,y)f(x,y+1)f(x+1,y-1)f(x+1,y)f(x+1,y+1)图像原点yxw(-1,-1)w(-1,0)w(-1,1)w(0,-1)w(0,0)w(0,1)w(1,-1)w(1,0)w(1,1)（a）模板下的图像像素（b）模板系数以及与图像像素对应位置关系图3-32空域滤波的基本原理医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第71页，课件共145页，创作于2023年2月一般形式其中a=(m-1)/2,b=(n-1)/2，x=0,1,2,…,M-1，y=0,1,2,…,N-1，且一般模板取对称的形式医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第72页，课件共145页，创作于2023年2月更一般的形式图3-333

3空域滤波模板更一般的表述形式w1w2w3w4w5w6w7w8w9一般的文献和图像处理软件中，只给出模板系数的编号

医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第73页，课件共145页，创作于2023年2月3.4.2与频域滤波器的对应关系h(x,y)

H(u,v)

空域的低通滤波器在频率域仍然是低通滤波器空域的高通滤波器在频率域仍然是高通滤波器医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第74页，课件共145页，创作于2023年2月u(a)H(u)（c）相应的空域通滤波器；(d)空域高斯高通滤波器；(c)xh(x)图3-34(a)频域高斯低通滤波器；(b)频域高斯高通滤波器；医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第75页，课件共145页，创作于2023年2月3.4.3线性平滑滤波低通滤波器邻域平均医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第76页，课件共145页，创作于2023年2月1.2.3.邻域平均W(2m+1)

(2n+1)为权矩阵，相近灰度权值大，差值大权值小。优点：减少边缘模糊并去噪声。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第77页，课件共145页，创作于2023年2月四邻域与八邻域图3-35从数字图像中抽取对称邻域半径=x=y点+的四邻域（a）半径=x=y点+的八邻域（b）医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第78页，课件共145页，创作于2023年2月图像处理效果图3-36邻域平均法去噪声（a）原图（c）3

3邻域平滑（d）7

7邻域平滑（b）添加椒盐噪声医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第79页，课件共145页，创作于2023年2月典型加权平均算子（1）中心加权算子2）中心和四邻点加权算子模板设计要求：对称、归一化、奇数医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第80页，课件共145页，创作于2023年2月变系数——上下文有关算子（3）按灰度近似程度加权算子医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第81页，课件共145页，创作于2023年2月3.4.4锐化滤波消除图像模糊的增强方法称为“图像锐化”加强图像的目标边界和图像细节医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第82页，课件共145页，创作于2023年2月离散空间差分法JIf(x,y)y00y0xxxy0fe(x)P’’fe(x)边缘特征：空域——灰度有较大起落； 频域——高频分量。边缘点：其两边象素的灰度级有显著的不同，一个在较亮的区域内部，一个在外部，边缘点位于这样的一对邻点之间。边缘：阶跃边缘、屋顶状边缘（灰度从增加到减少的变化转折点） 医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第83页，课件共145页，创作于2023年2月梯度算子（gradient）性质:1)G[f(x,y)]最大增加率的方向;2)|G[f(x,y)]|=[(f/x)2+(f/y)2]T差分代替微分前向差分定义：fi=fi+1-fi,

nfi=n-1fi+1-n-1fi,后向差分定义：

fi=fi-fi-1,nfi=n-1fi-n-1fi-1,fi=fi+1/2-fi-1/2,nfi=n-1fi+1/2-n-1fi-1/2,f(x,y)f(x+1,y)f(x+1,y)G[f(x,y)]=[f/x,f/y]T医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第84页，课件共145页，创作于2023年2月1、基于一阶微分的算子梯度定义为模值和方向分别为：医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第85页，课件共145页，创作于2023年2月近似形式（1）（2）（3）注：简化后的梯度算子不具有各向同性的性质医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第86页，课件共145页，创作于2023年2月（4）Roberts算子f(x,y)f(x+1,y)f(x+1,y+1)f(x,y+1)医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第87页，课件共145页，创作于2023年2月（5）Sobel算子医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第88页，课件共145页，创作于2023年2月（6）Prewitt算子医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第89页，课件共145页，创作于2023年2月模板形式100-101-10图3-39(a)Roberts算子(b)Sobel算子-1-20012-101-10-20-10121(c)Prewitt算子-1-10011-101-10-10-10111医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第90页，课件共145页，创作于2023年2月处理效果比较图3-40一阶微分算子的效果（b）原图（b）Robert算子（c）Sobel算子（d）Priwitt算子医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第91页，课件共145页，创作于2023年2月(1)g(x,y)=G[f(x,y)],ifG[f(x,y)]T;elsef(x,y). (T0)(2)g(x,y)=LG,ifG[f(x,y)]T;elsef(x,y). (3)g(x,y)=G[f(x,y)],ifG[f(x,y)]T;elseLB (4)g(x,y)=LG,ifG[f(x,y)]T;elseLB 锐化/增强处理医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第92页，课件共145页，创作于2023年2月2、二阶微分——Laplacian算子拉普拉斯（Laplacian）算子，二阶偏导数的和。是一个标量，具有各向同性的性质。其离散计算形式定义为：医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第93页，课件共145页，创作于2023年2月0-10-14-10-10典型的Laplacian模板-1-1-1-18-1-1-1-11-21-24-21-21医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第94页，课件共145页，创作于2023年2月查找边缘医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第95页，课件共145页，创作于2023年2月比较一阶微分算子和二阶微分算子去模糊的能力数字信号321000600001310000777一阶微分-1-1-1-1006-60012-2-1000700二阶微分000106-126011-411007-70信号特点斜坡脉冲平坦区细线阶跃医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第96页，课件共145页，创作于2023年2月锐化算子一般形式线性锐化算子的卷积核（模板）中，应该以差分为主医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第97页，课件共145页，创作于2023年2月3.5非线性空域滤波器序统计滤波器形态滤波医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第98页，课件共145页，创作于2023年2月3.5.1序统计滤波器指定窗口的信号排序，取指定位序的值。原始信号滤波长度3滤波后的信号图3-44中值滤波器中值滤波器

{Xi，i

X}

窗口长度n,Yi=MedianXi=Median[Xi-r,…,Xi,…,Xi+r],i

X,r=(n-1)/2.医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第99页，课件共145页，创作于2023年2月Eg.N=5,1D医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第100页，课件共145页，创作于2023年2月中值滤波去雀斑医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第101页，课件共145页，创作于2023年2月去孤立噪声三角函数顶变平保持阶跃保持斜坡对比结论医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第102页，课件共145页，创作于2023年2月主要特性：1）对某些输入信号的不变性：单调、周期2）去噪声性能m长度、M均值，f(M)噪声密度函数.缺点：1）处理随机噪声性能差； 2）能去除的噪声满足条件，L<m/2，因此对相距较远的窄脉冲效果好。3）频谱特性：非线性，不存在一一对应关系。

mean2=i2/m医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第103页，课件共145页，创作于2023年2月其他序统计滤波器2.MaxFilter3.MinFilter医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第104页，课件共145页，创作于2023年2月医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第105页，课件共145页，创作于2023年2月医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第106页，课件共145页，创作于2023年2月医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第107页，课件共145页，创作于2023年2月1、中值滤波器可以消除比它的尺度小一半的物体，保留较大的物体。对于既保留边缘，又去噪声的任务很有用。2、中值滤波器是非线性滤波器，两个一维滤波器的效果与一个二维滤波器的效果不同，即使它们的合成形式一致。中值滤波器特点医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第108页，课件共145页，创作于2023年2月稀疏分布的5*5中值滤波器3、稀疏分布的模板能减少大尺度的中值滤波器所需要的计算时间。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第109页，课件共145页，创作于2023年2月3.5.2数学形态学初步发展简介膨胀与腐蚀应用医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第110页，课件共145页，创作于2023年2月结构元素数学形态学研究几何结构的基本思想是利用“结构元素”（structuringelement）探测图像，看能否将这个结构元素很好地填放在图像的内部，同时验证填放结构元素的方法是否有效。结构元素的设计在处理实际问题中是非常重要的，它决定了抽取信息的结果，构造不同的结构元素，就可以完成不同的分析任务。AB图3.-47形态学基本运算医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第111页，课件共145页，创作于2023年2月二值图像的表示一个矩阵图像中位于原点处的像素值用带“△”号下标的字体表示，并约定用“1”表示活动（前景）像素，用“0”表示不活动（背景）像素。处理图像时，假定所有不在矩阵边框内的像素均为“0”值。如有界矩阵S其中含有一个2×3的矩形带下标的元素0△表示原点的位置

医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第112页，课件共145页，创作于2023年2月3.5.2图像形态学初步腐蚀膨胀膨胀与腐蚀的代数意义膨胀与腐蚀的滤波特点医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第113页，课件共145页，创作于2023年2月基础——平移概念将一个集合A平移距离x，表示为A+x

(6-112)axa+xA+xA图3.-48二值图像的平移医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第114页，课件共145页，创作于2023年2月1、腐蚀（erode）定义集合A被集合B“腐蚀”，表示为(6-113)其中A为输入图像，B为结构元素腐蚀的结果由将B平移x，但仍然包含在A内的所有x点组成。如果将B看作模板，则由在平移过程中，所有可以填入A内部的模板的原点组成。腐蚀还有几种常用表示：E(A,B)，ERODE(A,B)

医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第115页，课件共145页，创作于2023年2月腐蚀的性质1、如果原点在结构元素的内部，则腐蚀后的图像为原图像的一个子集，图3-50，即腐蚀具有收缩图像的作用，也就是可以去除比模板小的噪声；2、如果原点不在结构元素的内部，则腐蚀后的图像可能不在原图像的内部，反而可能具有填充图像内孔洞的作用，图3-51。AB图3-50原点在结构元素内部时的腐蚀AB图3-51原点不在结构元素内部时的腐蚀医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第116页，课件共145页，创作于2023年2月数值举例医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第117页，课件共145页，创作于2023年2月原点不在结构元素内医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第118页，课件共145页，创作于2023年2月2、膨胀（dilate）A被B膨胀表示为：

（6-116）Ac表示A的补集。膨胀还可以用D(A,B)，DILATE(A,B)表示ABA

B图3-52利用圆盘对矩形膨胀，尖角被磨圆医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第119页，课件共145页，创作于2023年2月膨胀ABA

B图3-53离散情况下的膨胀医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第120页，课件共145页，创作于2023年2月图3.5.14膨胀、腐蚀的组合滤波效果医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第121页，课件共145页，创作于2023年2月3.6彩色图像增强伪彩色增强真彩色增强医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第122页，课件共145页，创作于2023年2月伪彩色与假彩色伪彩色（pseudocolor）非彩色图像（灰度、二值）人为映射成彩色图像——索引图像增强显示分辨率假彩色（falsecolor）真彩色图像处理后颜色失真艺术效果医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第123页，课件共145页，创作于2023年2月3.5.1伪彩色处理——空域法1.密度分层法:iff(x,y)

Nk,thenf(x,y)=Ck.Ck：R、G、B按某种比例合成的颜色;

Nk：第K个灰度区间.x0L灰度轴F(x,y)(白)L1(黑)y图3-58密度分层技术的几何解释医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第124页，课件共145页，创作于2023年2月图3-59伪彩色增强效果（a）灰度图像（b）伪彩色图像医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第125页，课件共145页，创作于2023年2月f(x,y)filter1filter2filter3redgreenblueDFTDFT-1DFT-1DFT-1addaddadd2、频域法伪彩色增强医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第126页，课件共145页，创作于2023年2月低通、带通、带阻滤波器组合实现伪彩色增强（a）灰度图像（b）红通道输入（c）绿通道输入（d）蓝通道输入图3-64频率域伪彩色增强原理及效果医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第127页，课件共145页，创作于2023年2月3.5.2真彩色增强RGB（HSI）真彩色图像，三个分量对每一个彩色成分单独处理，再合成彩色图像彩色矢量统一考虑医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第128页，课件共145页，创作于2023年2月彩色图像红分量图像绿分量图像蓝分量图像医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第129页，课件共145页，创作于2023年2月3.7图像几何变换医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第130页，课件共145页，创作于2023年2月几何变换包括两个独立的运算“空间变换”描述每个像素如何从其初始位置“移动”到终止位置，即每个像素的“运动”。“灰度插值”描述输出像素的灰度值。因为在一般情况下，输入图像的位置坐标(x，y)为整数，而输出图像的位置坐标为非整数，反过来也是如此。医学图像处理讲义重庆大学生物工程学院第131页，课件共145页，创作于2023年2月前向映射与后向映射y’f(x’,y’)(x’,y’)整型x’g(x,y)(x,y)非整型x