【正文】 值與其鄰域平均值相差超過(guò) T，用平均值代替，進(jìn)行平均處理，可去除噪聲；否則還保留原值，不進(jìn)行平均處理，從而減少模糊。 選擇式掩模平滑法取 5 5窗口，如圖 52所示。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 84 十字型中值濾波器 計(jì)算灰度圖像 f中以像素 f(i， j)為中心得十字型屏蔽窗口 (十字型的縱向和橫向的長(zhǎng)度為 N， N=3， 5， 7? )內(nèi)灰度值的中值 u， 無(wú)條件作 f(i，j)=u處理 ， N由用戶給定 。如果用右列減去左列，即每一個(gè)像素的值為： G ( i, j ) = f ( i , j ) f ( i1, j ) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 93 微分運(yùn)算 結(jié)果如下： 0 1 254 0 0 0 0 0 253 1 1 0 0 0 255 0 2 0 0 1 254 0 0 0 G ( i, j ) = f ( i , j ) f ( i1, j )就起到了垂直邊沿檢測(cè)的作用。 該算法用如下卷積核： 使用水平方向卷積核得出像素值為 m，使用垂直方向卷積核得出像素值為 n，該像素邊界強(qiáng)度為： sqrt[（ m m） +（ n n） ]。 G[f(i,j)]≥T g(i,j)= f(i,j)。這種處理實(shí)際上是門(mén)限銳化的一種特殊形式，它將邊界的灰度值統(tǒng)一化，這樣可以使邊界更加清晰明顯。 G[f(i,j)]≥T g(i,j)= Lb。 G[i,j]=[(f[i,j]f[i+1,j+1]) 2+(f[i+1,j]f[i,j+1]) 2] 1/2。圖像中的每個(gè)點(diǎn)都用 8個(gè)掩模進(jìn)行卷積，每個(gè)掩模都對(duì)某個(gè)特定邊緣方向作出最大響應(yīng)，所有 8個(gè)方向中的最大值作為邊緣幅度圖像輸出。通常的高斯拉普拉斯算子是一個(gè) 5 5的模板： ????????????????????????????????24442408044824844080424442計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 122 高斯 拉普拉斯算子 高斯拉普拉斯算子邊緣檢測(cè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 123 二、規(guī)范實(shí)驗(yàn) (。 G[f(i,j)]=| △ G i |+|△ G j |。從圖像處理的實(shí)際效果來(lái)看，邊緣定位準(zhǔn)，對(duì)噪聲敏感。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 108 根據(jù)梯度二值化圖像 對(duì)階躍邊緣，在邊緣點(diǎn)其一階導(dǎo)數(shù)取極值。 G[f(i,j)]≥T g(i,j)= f(i,j)。就像在前面看到的微分效果一樣，除了黑色的背景，幾乎看不出什么邊界，所以在這里我們就不作介紹了。該算法是同時(shí)增強(qiáng)水平和垂直方向的邊緣。如下圖所示，不難發(fā)現(xiàn)原圖中左邊暗，右邊亮，中間存在著一條明顯的邊界。假設(shè)窗口內(nèi)有五點(diǎn)，其值依次為 [1， 4， 6， 0， 7]，重新排序后（從小到大）為 [0， 1， 4， 6， 7]，則 Med[1， 4， 6， 0， 7]=4。這樣可以得到較好的圖像細(xì)節(jié)。如果 f(i， j)是噪聲點(diǎn)，其鄰近像素灰度與之相差很大，一旦用簡(jiǎn)單鄰域平均法，即鄰近像素的平均值來(lái)置換它，能明顯地將噪聲點(diǎn)壓制下去，使鄰域中灰度接近均勻，起到平滑灰度的作用，因此，鄰域平均法具有顯著地平滑噪聲的效果，鄰域平均法是一種平滑技術(shù)。經(jīng)過(guò)處理后，目標(biāo)像素的值為經(jīng)過(guò)特定算法計(jì)算后所得的結(jié)果。 是對(duì)線性平滑的一種改進(jìn)，即不對(duì)所有像素都用它的鄰域平均值來(lái)代替，而是取一個(gè)閾值，當(dāng)像素灰度值與其鄰域平均值之間的差值大于已知值時(shí)才以均值代替；當(dāng)像素灰度值與其鄰域平均值之間的差值不大于閾值時(shí)取其本身的灰度值。 ? 直方圖的橫坐標(biāo)是灰度，用 r表示；縱坐標(biāo)是灰度值像素的個(gè)數(shù)，用 H表示。 該變換函數(shù)的運(yùn)算結(jié)果是將原圖在 x1和 x2之間的灰度拉伸到 y1和 y2之間。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 57 灰度的線性變換 ? 效果圖 反色變換處理結(jié)果圖 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 58 窗口灰度變換處理 ? 當(dāng)圖像中大部分像素的灰度級(jí)在 [L,U]范圍內(nèi)，少部分像素分布在小于L和大于 U的區(qū)間內(nèi)時(shí)，可用兩端“截取式”的變換使小于灰度級(jí) L和大于等于灰度級(jí) U的像素強(qiáng)行壓縮為 0和 255。 固定閥值法的變換函數(shù)表達(dá)式如下： f(x)= 0 xT xT 255 其中 T為指定的閾值。設(shè)原圖像像素的灰度值 D=f（ x， y） ,處理后圖像像素的灰度值 D′=g(x,y) ，則灰度增強(qiáng)可表示為： g(x,y)=T[f（ x， y)] 或 D′= T(D) 函數(shù) T(D)稱為灰度變換函數(shù)，它描述了輸入灰度值和輸出灰度值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。該操作將改變圖像的高度和寬度，轉(zhuǎn)置后圖像的高度和寬度將互換。 設(shè)圖像高度為 Height，寬度為 Width，原圖中的 (x0,y0)經(jīng)過(guò)水平鏡像后坐標(biāo)將變成（ Widthx0,y0），即： x1=Widthx0 y1=y0 同樣，（ x0,y0）經(jīng)過(guò)垂直鏡像后坐標(biāo)將變成為（ x0,Heighty0），即： x1=x0 y1=Heighty0 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 40 圖像的鏡像變換 ? 效果對(duì)比圖 (a)原圖 (b)水平鏡像處理效果圖 (c)垂直鏡像處理效果圖 鏡像處理 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 41 圖像的縮放 ? 假設(shè)圖像 X軸方向縮放比率是 kx， Y軸方向縮放比率是 ky，那么原圖中點(diǎn)（ x0,y0）對(duì)應(yīng)與新圖中的點(diǎn)（ x1,y1）為： x1=x0*kx y1=y0*ky （ 1） kx1且 ky1時(shí)，原圖像被放大。 （ a）百葉窗自左向右 （ b）百葉窗自上而下 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 36 圖像的特效顯示 ? 馬賽克效果 馬賽克顯示是圖像被分成許多小區(qū)域，小區(qū)域以雜亂無(wú)章的順序顯 示在屏幕上。因此交叉分入的基本原理和平移是相同的，其不同之處只是將圖像進(jìn)行了分塊。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 27 圖像的特效顯示 ? 圖像的特效顯示就是利用人眼的視覺(jué)特性，通過(guò)對(duì)圖像分塊，然后以不同的次序顯示出來(lái)。 y : 指定繪制目標(biāo)矩形左上角的邏輯 Y軸位置。 nHeight: 指定繪制目標(biāo)矩形的高度（按邏輯單位）。 xSrc,ySrc: 指定源位圖左上角的邏輯 X軸、 Y軸位置。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 23 顯示函數(shù) ? 在 Visual C++環(huán)境中用于顯示的主要有 BitBlt函 數(shù)、 StretchBlt函數(shù)和 StretchDIBits函數(shù)。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 17 數(shù)字圖像處理的應(yīng)用 (3)工業(yè)應(yīng)用 ① 產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè) 、 焊縫及內(nèi)部缺陷檢測(cè)； ② 流水線零件自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別； ③ 生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控； ④ 交通管制 、 機(jī)場(chǎng)監(jiān)控； ⑤ 支票 、 簽名辨?zhèn)渭白R(shí)別； ⑥ 機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用 。把具有 256色的 圖像稱為 8位 彩色 圖像。 常用的顏色表示法有 RGB、 CMYK、 YUV等 。 ? 分辨率：有顯示分辨率和圖象分辨率 。 數(shù)字圖像處理 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 楊淑瑩 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 2 課程內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 介紹各種數(shù)字圖象處理的算法分析及編程實(shí)現(xiàn)技術(shù) 。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 7 數(shù)字圖象的基本概念 ? 圖象數(shù)字化的精度包括兩個(gè)部分 ， 即分辨率和顏色深度 。 顏色深度越大則能表示的象素的顏色數(shù)目越多 ， 它們之間的關(guān)系取決于數(shù)字圖象采用的顏色表示法 。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 10 偽彩色圖像 ? 偽彩色圖像與灰度圖像相似，其存儲(chǔ)文件中也帶 有圖像顏色表，偽彩色圖像具有如下特征： 1)圖像顏色表中的紅、綠、藍(lán)顏色分量值不全相 等，即： f red(x， y)≠f green(x ， y)≠ f blue(x ， y) 2)整幅圖像僅有 256種顏色， 要表示 256種不同的顏色，像素必須由 8位組成，每個(gè)像素值不是由每個(gè)基色分量的數(shù)值直接決定，而是把像素值當(dāng)作圖像顏色表 的表項(xiàng)入口地址。 (2)生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 ① 顯微圖像處理； ② DNA顯示分析； ③ 生物進(jìn)化的圖像分析； ④ 手術(shù)規(guī)劃； ⑤ 內(nèi)臟大小 、 形狀 、 活動(dòng)及異常檢出分析； ⑥ 癌細(xì)胞識(shí)別 。一般創(chuàng)建一個(gè)邏輯調(diào)色板需要以下五步： (1)建立一個(gè) LOGPALETTE結(jié)構(gòu)和 PALETTEENTRY數(shù)組； (2)對(duì)數(shù)組元素進(jìn)行初始化并對(duì)成員變量進(jìn)行設(shè)置； (3)建立 CPalette對(duì)象并使用 CreatePalette函數(shù)初始化調(diào) 色板對(duì)象； (4)使用 SelectPalette函數(shù)來(lái)將設(shè)備描述表和調(diào)色板聯(lián)系起來(lái)； (5)使用 CDC中的 RealizePalette函數(shù)使調(diào)色板生效。 pSrcDC:設(shè)備上下文的指針。 nWidth: 指定繪制目標(biāo)矩形的寬度（按邏輯單位）。 x: 指定繪制目標(biāo)矩形左上角的邏輯 X軸位置。 dwrop:指定要執(zhí)行的光柵運(yùn)算。 效果圖： （ a）水平向右移 (b) 垂直向上移動(dòng) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 30 圖像的特效顯示 ? 交叉飛入 交叉飛入是將圖像平分成上下兩部分，顯示時(shí)上部分水平右移，下部分水平左移。百葉窗顯示的原理是先將圖像按行方向（或列方向）分成若干個(gè)相同的部分（例如 10塊），顯示時(shí)，先將每塊的頭一行（或頭一列）顯示在屏幕的對(duì)應(yīng)位置上，然后以它們?yōu)槠鹗?，分別向下掃描（或向右掃描）直至圖像全部顯示完成。鏡像變換后圖的高和寬都不變。如圖所示： ●● ● ●● （ a）原圖中的某 4個(gè)像素 （ b）對(duì)應(yīng)新圖的 1個(gè)像素 圖像縮小示意圖 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 43 圖像的縮放 ? 效果對(duì)比圖 （ a）原圖 （ b）長(zhǎng)寬縮小 （ c）長(zhǎng)寬各放大 2倍的效果圖 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 44 圖像的轉(zhuǎn)置 ? 圖像的轉(zhuǎn)置（ Transpose）操作是將圖像像素的 x坐標(biāo)和 y坐標(biāo)互換。 的效果圖 旋轉(zhuǎn)處理圖 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 47 第四章 圖像灰度變換 ? 灰度變換的基本方法 ? 二值化和閾值處理 ? 灰度的線性變換 ? 窗口灰度變換處理 ? 分段線性變換 ? 灰度直方圖 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 48 灰度變換的基本方法 ? 灰度變換是指根據(jù)某種目標(biāo)條件按一定變換關(guān)系逐點(diǎn)改變?cè)瓐D像中每一個(gè)像素灰度值的方法。 非零元素取一法的變換函數(shù)表達(dá)式如下： f(x)= 0 x1 x1 255 255 g 0 1 255 f 非零元素取一法灰度變換函數(shù) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 51 固定閥值法 ? 固定閥值法就是為灰度圖像 f設(shè)定一個(gè)閥值 T，把灰度值小于給定閾值 T的像素置為 0，大于閾值 T的像素置為 255，從而對(duì)灰度圖像實(shí)現(xiàn)二值化變換。 當(dāng) a1時(shí)，輸出圖像的對(duì)比度將增大； 當(dāng) a1時(shí)，輸出圖像的對(duì)比度將減?。? 當(dāng) a=1且 b不等于 0時(shí)，使所有圖像的灰度值上移或下移，其效果是使整個(gè)圖像更暗或更亮； 當(dāng) a=1， b=0時(shí)，輸出圖像和輸入圖像相同； 當(dāng) a=1， b=255時(shí)，輸出圖像的灰度正好反轉(zhuǎn)； 當(dāng) a0且 b0時(shí)，暗區(qū)域?qū)⒆兞?，亮區(qū)域?qū)⒆儼担c(diǎn)運(yùn)算完成了圖像求補(bǔ)運(yùn)算。 它的灰度變換函數(shù) 如圖所示，函數(shù)表達(dá)