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空间分辨率对图像质量影响大,而灰度级分辨率对图像质量影响小。
13、灰度相对平坦的图像:
灰度级分辨率对图像质量影响大,而空间分辨率对图像质量影响小。
•非均匀采样
-在变化大细节多的区一瞬(密)采样
-平坦变化缓幔区域一犊fi(稀)采样
•菲均匀量化
-在边界附近(灰度剧烈变化区)——量4偸少
-灰度级变化ttfe平滑的区域——量化及多.igfe或减少由于量化的太粗糙在灰度级变化比较平滑的区域岀现假轮廓的现象
第二章数字图像处理基础
1、像素p和q邻接的两个必要条件:
两个像素的位置在某种情况下是否相邻;
两个像素的值是否满足某种相似性•
2、根据邻接性定义不同,可定义不同的连通性;
在4邻接下定义的通路称为4
连通,在8邻接下定义的通路称为8连通
3、图像中每一个连通集构成一个区域,图像可认为是由多个区域组成。
区域的
边界也称为区域的轮廓,它将区域与其他区域分开。
4、像素在空间上的近邻程度可以用像素之间的距离来度量。
5、区域的内部和边界必须采用不同的连通性来定义,否则会出现歧义性。
第三章空域图像增强
1、图像增强技术:
通过对图像的处理,使图像处理更适合一个特定的应用。
2、空域图像增强:
直接对图像的像素本身进行操作的过程,分为点处理和邻域
处理
点处理:
增强操作即为灰度级映射
邻域处理:
输出图像的像素值'
'
与输入图像中位于「’邻域内的像素
者E有关。
3、直方图:
对于每个灰度值、求出在图像中具有该灰度值的像素数或概率。
横
轴代表灰度值,纵轴代表像素数(或者概率)。
4、灰度直方图,反映图像中不同灰度像素出现的统计情况
5、灰度值为■「的像素出现的频数与像素总数的比值,称为概率直方图。
6直方图的主要性质:
1只能反映该图像中不同灰度值出现的频数,不能表示出像素的空间位置等其他信息。
2不同图像可能具有同样的直方图,图像与直方图之间是多对一的映射关系。
3直方图可叠加性:
若将图像分为区,则每个区都可分别作直方图,而原图像的总直方图为各区直方图之和。
7、直方图的主要应用:
由直方图可看出图像的整体性质,判断一幅图像是否合
理利用了全部可能的灰度级。
利用直方图可在图像分割中确定合适的阈值,并能够根据直方图对区域进行像素数统计。
8、累积直方图是概率直方图关于灰度级的累积概率分布。
累积直方图一定是递增的。
9、灰度级变换将各像素灰度,都按同一函数进行变换,这种变换与像素的坐标无关,只和灰度级有关。
1对数变换:
压缩图像中较亮区域的动态范围。
2灰度反转:
明暗反转的作用是突出在大片黑色区域中的白色或灰色细节。
10、通过截断一定比例的最亮像素和最暗像素,并使中间亮度像素占有整个灰度
级,因而能够提高图像的全局对比度,通常称之为对比度拉伸、直方图剪裁。
11、灰度切片:
在整个灰度级范围内将设定窗口内的灰度和其他部分分开,突出图像中具有一定灰度范围的区域。
12、阈值增强:
阈值增强作用是生成一幅高对比度的图像。
13、直方图均衡化的目的是将直方图的灰度级概率分布变换为均匀分布。
将原图像的直方图变换为均匀分布的形式,这样就增加了像素灰度值的动态范围,从而达到增强图像整体对比度的效果。
14、图像相加:
对同一场景的多幅序列图像求取平均值,降低加性随机噪声;
将一幅图像叠加到另一幅图像上,实现二次曝光效果;
15、图像相减:
显示两幅图像的差异,检测同一场景两幅图像之间的变化,女口:
视频中镜
头边界的检测
图像分割:
如分割运动的车辆,减法去掉静止部分,剩余的是运动像素和噪声(背景减除法)
16、空域滤波:
空域滤波是一种邻域处理方法,通过直接在图像空间中对邻域内像素进行处理。
作用域:
像素及其邻域
空域滤波通常使用空域模板进行的图像处理,模板本身被称为空域滤波器。
目的:
达到平滑或锐化图像的作用。
空域滤波
•空域滤波器的分类
-按数学形态分类
线性滤波器
-按处艸效果分类
平械披器
17、线性空域滤波:
像素的输出值是计算该像素邻域内像素值的线性组合,系数矩阵称为模板。
通常使用滤波模板与图像的空域卷积来实现的,因此滤波模板也称为卷积模板。
18、模板卷积的主要步骤:
1将模板在图像中遍历,将模板中心与各个像素位置重合;
2将模板的各个系数与模板对应像素值相乘;
3将所有乘积相加,并将求和结果赋值于模板中心对应的像素。
19、空域平滑:
主要作用是模糊处理和降低噪声。
20、线性平滑模板特征:
权系数全为正值;
且系数之和等于1,不会增加总体灰度程度。
21、加权平均模板:
指模板不同位置对应的像素具有不同的权系数,中间权系数大,周围权系数小,最常用的是高斯平滑模板
22、模板尺寸对滤波器效果的影响:
模板尺寸越大,图像越模糊,图像细节丢失越多。
23、统计排序平滑滤波:
非线性滤波;
将模板对应的邻域内像素的灰度值进行排序,将统计排序结果作为模板中心对应像素的输出值;
最常见的是中值滤波
24、中值滤波的特点:
在去除噪声的同时,可以比较好地保留边缘的锐度和图像的细节。
能够有效去除脉冲噪声(椒盐噪声)。
最大值滤波和最小值滤波类似。
25、图像锐化的主要作用:
增强图像中的边缘和细节;
减弱或清除灰度变化缓慢的区域
26、差分算子的响应程度与图像在该点灰度值的突变程度有关,图像锐化使用差分算子。
27、一阶差分算子:
利用图像梯度突出边缘和细节,主要用于图像的边缘检测;
二阶差分算子:
线性算子,通过线性算子提取的边缘和细节叠加在原图像上,主要用于图像的边缘增强。
28、Sobel模板中的系数之和为0,表明灰度恒定区域的响应为0。
29、拉普拉斯算子:
模板的所有系数之和等于0,在图像中灰度值为常数或者灰度变化平坦的区域,拉普拉斯模板与图像邻域的卷积是0或者几乎为0。
30、使用拉普拉斯变换对图像进行锐化滤波的基本方法:
若使用的模板具有正的中心系数,则将原图像加上拉普拉斯图像;
反之,将原图像减去拉普拉斯图像。
两者产生的结果完全相同。
第五章频域图像增强
1、频域图像增强利用图像在频域中特有的频率特征进行滤波处理。
频域滤波原理是允许特定频率成分通过,而限制或减弱其他频率成分通过。
2、卷积定理是空间域滤波和频率域滤波之间的纽带
频域增强的理论基础
•烦率半面9图像空域符性的关系
-图像变化平缓的部分靠近频率平面的圆心.这个
区域为低顼区域。
-图像中的边、噪声、变化陡峻的部分,以放射方
向离开频率平面的圆心,这个区域为高频区域。
3、可以利用频率成分和图像表观之间的对应关系。
滤波在频率域更为直观。
可以在频率域指定滤波器,做逆变换,然后在空间域使用结果滤波器作为空间域滤波器的指导。
4、低通滤波指允许频谱中的低频成分通过,限制高频成分通过,滤除噪声和不必要的细节和纹理,与空域图像平滑具有等效的作用;
5、高通滤波指允许频谱中的高频成分通过,限制低频成分通过,突出边缘和细节,与空域图像锐化具有等效的作用。
空域转频域;
频域滤波;
频域变空域6低通滤波器:
允许图像的低频成分通过,限制高频成分通过,限制或减弱频谱中的高频成分可以起到图像平滑的作用。
低通滤波器和空域中的平滑模板具有等效的作用。
7、理想低通滤波器(物理不可实现)、巴特沃斯低通滤波器、指数低通滤波器
8、振铃效应:
在图像灰度剧烈变化的邻域产生灰度振荡的图像失真现象。
9、理想低通滤波器会产生振铃效应。
振铃效应表现为灰度振荡。
随着截止频率的减小,振铃特性增强。
随着半径的增大,保留的低频成分越多,滤除的高频成分越少,使得模糊程度减弱,图像保留的边缘、细节越多。
10、巴特沃斯低通滤波器特点:
通带与阻带之间并非锐截止而是逐渐下降为零,通带到阻带之间平滑过渡,因而滤波图像的振铃效应不明显。
11、滤波器的阶数越高,从通带到阻带振幅衰减速度越快。
一阶巴特沃斯低通滤波器没有振铃现象。
随着阶数的增加,接近理想低通滤波器,振铃现象越明显。
实际使用中,需要折中考虑平滑效果和振铃效应来确定巴特沃斯低通滤波器的阶数。
12、截止频率对频域滤波的影响:
随着截止频率的增加,滤除的高频成分减少,模糊的程度减弱,降噪能力也随之减弱。
13、指数低通滤波器:
通带到阻带之间平滑过渡,因而其滤波图像的振铃效应不明显。
滤波器的阶数越高,从通带到阻带振幅衰减速度越快。
14、一阶指数低通滤波器没有振铃效应。
二阶指数低通滤波器具有高斯函数形式,也称为高斯低通滤波器。
由于高斯函数的傅里叶逆变换也是高斯函数,二阶指数低通滤波器也没有振铃效应。
随着阶数的增加,接近理想低通滤波器,振铃现象越明显。
15、高通滤波器允许图像的高频成分通过,而限制低频成分通过。
限制或减弱频谱中的低频成分可以起到图像锐化的作用。
16、理想高通滤波器也无法用电子器件实现的,且会产生明显的振铃效应。
随着理想高通滤波器截止频率的增大,允许通过的高频成分减少,振铃效应更明显。
17、巴特沃斯高通滤波器在阻带与通带之间不是锐截止,之间的过渡比较平滑。
随着截止频率的增大,被滤除的低频成分越多,边缘更加清晰化。
18、指数高通滤波器在阻带与通带之间不是锐截止,之间有比较平滑的过渡。
随着截止频率增加,被滤除的低频成分越多,边缘更加清晰化。
空域滤波与频域滤波的关系
•颇域滤波器的传递函数和空域神激响应函数互为博里叶变换对‘
•通过分析频域特性「主要是幅度特性」来分析空域模板的作用*借助频域滤波器的设计来指导空域模板*
•在频域图豫増强中,利用旗率成分和團懒内容之间的对应关系,主观判断指定频域滤披器。
一些直接在空域中表述困难的増强任务,在频域中变得直视。
19、带通滤波器:
允许一定频带的信号通过,用于抑制低于或高于该频带的信号、噪声干扰。
带阻滤波器限制某一带宽范围的频率成分通过,而允许带宽范围以外的频率
成分通过。
20、一些直接在空域中表述困难的增强任务,在频域中变得非常直观。
第八章数学形态学图像处理
1、数学形态学是一种基于形状的图像处理理论和方法,数学形态学图像处理的基本思想是选择具有一定尺寸和形状的结构元素度量,并提取图像中相关形状结构的图像分量,以达到对图像分析和识别的目的。
2、在二值图像形态学中,结构元素是一个由0值和1值组成的矩阵。
每一个结构元素有一个原点,结构元素中的原点指定待处理像素的位置。
3、结构元素可以是任意尺寸、任意形状4、膨胀是在图像中目标边界周围增添像素。
腐蚀是移除图像中目标边界的像素
5、开运算为先腐蚀后膨胀的运算
6闭运算为先膨胀后腐蚀的运算。
7、开运算能消除小尺寸的目标和细小的突出部分,断开细小的桥接部分而分离目标区域、并在不明显改变目标区域面积的条件下平滑较大目标边界的作用。
8、闭运算能填补目标区域内部小尺寸的孔洞和细窄的缺口、桥接狭窄的断裂部分而使目标区域连通、并在不明显改变目标区域面积的条件下平滑较大目标边界的作用。
9、开运算与闭运算也具有对偶性。
边界提取
•结构元素B对集合貝腐蚀的作用是收缩目标区域,集合貝与腐蚀集合>1B的差集也就是腐蚀运算移除的目标边界元素构成貝的边界集合,边界H誼:
提取的过程可表示为
欽_4)=虫_以胡
第九章图像分割
1、图像分割是将图像划分为若干有意义的区域或部分,或者从图像中提取感兴趣目标的图像处理技术。
2、图像分割的基本策略
1依据:
图像中各个组成区域具有不同的特征,这些特征可以是灰度、颜色、纹理等。
2这些特征在同一区域内表现出一致性或相似性,而在不同区域之间表现出显著
区别。
不连续性——不连续性是基于特性(如灰度)的不连续变化分割图像,如边缘检测
相似性——根据制定的准则将图像分割为相似的区域,如阈值处理、区域生长
3、基于边缘检测的图像分割首先确定图像中的边缘像素,然后将它们连接在一起构成边界。
4、边缘是图像中灰度发生突变或不连续的微小区域(一组相连的像素集合),即是两个具有相对不同灰度值特性的区域的分界线。
5、边缘有方向和幅度两个特性。
沿边缘方向的灰度变化较为平缓,而垂直于边缘方向的灰度变化剧烈。
6、明确定义边缘,边缘点是信号变化剧烈的地方。
7、边缘是灰度值不连续的产物,可以利用差分来检测这种不连续性。
1一阶差分算子通过寻找图像一阶差分中的最大值来检测边缘,将边缘定位在一
阶差分最大的方向
2二阶差分算子通过寻找图像二阶差分过零点来定位边缘,最常用的是拉普拉斯
过零点。
8、常用的一阶差分算子有Roberts、Prewitt和Sobel算子,用于近似计算偏导数。
9、二阶差分算子在图像分割中的主要作用
二阶差分在边缘处产生零交叉,其过零点可以确定边缘的位置;
二阶差分的符号可以确定边缘像素在边缘暗的一边还是亮的一边。
二阶差分算子
•拉普拉斯算子的分析
-缺点
•对噪声的敏感匚会产生双边效果卡不能检测岀边的方向召
-应川
•刑用二阶导数零交叉,确定边的位査。
•检测一个像素是在边的亮的一边还是暗的一边,
•拉昔拉斯算子不直接用于边的检朗通常只起辅助的角色"
•拉普拉斯算子对噪声极其敏感,一般不使用原始形式,一种常用变形形式为高斯拉普W(LoG)算子=
式中M为标淮差,决定了團像的平滑程度。
^LoG与图像卷积会模糊图像,其模糊程度是正比于◎的宀因为"
G的平滑性质能减少噪声的影响,所以当边塚模端或噪声较大时,利用LoG检测过零点能提供较可靠的边缘位萱,当然这种方法的计算复杂度比较大。
10、区域生长法的基本思想
1在待分割区域内确定一个或多个像素作为种子像素,
2根据某种相似性准则,由内向外合并具有相同或相似性质的相邻像素,逐步扩展区域,
3将扩展区域内的所有像素作为新的种子像素,继续合并具有相同或相似性
质的相邻像素,直至扩展到整个区域。
11、区域生长法的关键步骤
①选取合适的种子像素;
根据图像的不同应用选择一个或一组种子
2确定像素合并的相似性准则;
从该种子开始向外扩张,首先把种子像素加入结果集合,然后不断将与集合中各个像素连通、且满足描述符的像素加入集合。
3确定终止生长过程的准则。
上一过程进行到不再有满足条件的新结点加入集合为止。
12、区域生长法要求待分割区域具有相同或相似的性质,且是连通的。
区域内像素的相似性度量通常利用灰度、颜色、纹理等特征。
区域分裂合并法
•区域分裂合并法
-按無某种一致性推则分裂和合并区域.不需要预先指定种子像素。
-当区域不满足一致性淮则时,通过区域分裂将不同目标的区域分开孑
-当轴邻区域性质相同或相似时,通过区域合并将同一目标的相邻区域合并"
-区域分裂合并法通常利用四叉树数据结构进行描述.
-按歸某种一致性准则分裂和合并区域.不需要预先指定种子像素。
-当区域不满足一致性推则时,通过区域分裂将不同目标的区域分开;
-当相邻区域性质相同或相似时,通过区域合并将同一目标的相邻区域合并。
-区域分裂合幷袪通常刑用四叉树数据结构进行描述。
- 配套讲稿:
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