【正文】 、機(jī)器人視覺、公安司法、軍事制導(dǎo)、文化藝術(shù)等。 圖像增強(qiáng)的研究及發(fā)展現(xiàn)狀圖像增強(qiáng)是指根據(jù)特定的需要突出圖像中的重要信息，同時(shí)減弱或去除不需要的信息。處理后的圖像是否保持原狀已經(jīng)是無關(guān)緊要的了，不會(huì)因?yàn)榭紤]到圖像的一些理想形式而去有意識(shí)的努力重現(xiàn)圖像的真實(shí)度。它一般要借助人眼的視覺特性，以取得看起來較好地視覺效果，很少涉及客觀和統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。圖像增強(qiáng)處理的應(yīng)用已經(jīng)滲透到醫(yī)學(xué)診斷、航空航天、軍事偵察、指紋識(shí)別、無損探傷、衛(wèi)星圖片的處理等領(lǐng)域。圖像增強(qiáng)技術(shù)的快速發(fā)展同它的廣泛應(yīng)用是分不開的，發(fā)展的動(dòng)力來自穩(wěn)定涌現(xiàn)的新的應(yīng)用，我們可以預(yù)料，在未來社會(huì)中圖像增強(qiáng)技術(shù)將會(huì)發(fā)揮更為重要的作用。本文的主要內(nèi)容就是圍繞圖像增強(qiáng)部分的一些基本理論，并利用VC++實(shí)現(xiàn)圖像的增強(qiáng)處理而展開的。本文主要是對(duì)數(shù)字圖像處理方法中的圖像增強(qiáng)的方法進(jìn)行了研究，并利用VC++實(shí)現(xiàn)處理方法，其組織結(jié)構(gòu)如下：第一章：簡(jiǎn)要介紹了論文的選題背景及其發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)圖像增強(qiáng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，最后對(duì)論文的研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。第三章：圖像增強(qiáng)的方法的介紹，著重介紹了其中的直方圖均衡化、鄰域平均和中值濾波三種方法。第五章：總結(jié)與展望，總結(jié)自己針對(duì)本課題所做的工作，并對(duì)課題的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。早期一般用picture代表圖像，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在都用image代表離散化了的數(shù)字圖像。這里x和y表示二維空間X、Y中一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置，而f則代表圖像在點(diǎn)的某種性質(zhì)數(shù)值。這種離散化了的圖像都是數(shù)字圖像，即都在整數(shù)集合中取值。 常用的圖像一般是灰度圖，這時(shí)f表示灰度值，反映了圖像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的亮度。作為圖像灰度的量度函數(shù)應(yīng)大于零。確切地說它們分別稱為照度成分和反射成分。將二維坐標(biāo)位置函數(shù)稱為灰度。因此圖像的灰度值也是非負(fù)有界的?？梢杂嗅槍?duì)性地通過改變直方圖的灰度分布狀況，使灰度均勻地或按預(yù)期目標(biāo)分布于整個(gè)灰度范圍空間，從而達(dá)到圖像增強(qiáng)的效果。利用計(jì)算機(jī)可以對(duì)它進(jìn)行常現(xiàn)圖像處理技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的加工處理，還可以將它在網(wǎng)上傳輸，可以多次拷貝而不失真。數(shù)字圖像處理系統(tǒng)主要由圖像采集系統(tǒng)、數(shù)字計(jì)算機(jī)及輸出設(shè)備組成。模擬圖像 圖像采集系統(tǒng) 計(jì)算機(jī) 圖像輸出設(shè)備 圖像處理系統(tǒng)組成圖，圖中并沒有顯示出軟件系統(tǒng)，在圖像處理系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)同樣是非常重要的。影響圖像質(zhì)量的幾個(gè)主要因素是：(1)隨機(jī)噪聲，主要是高斯噪聲和椒鹽噪聲，可以是由于相機(jī)或數(shù)字化設(shè)備產(chǎn)生，也可以是在圖像傳輸過程中造成的；(2)系統(tǒng)噪聲，由系統(tǒng)產(chǎn)生，具有可預(yù)測(cè)性質(zhì)；(3)畸變，主要是由于相機(jī)與物體相對(duì)位置、光學(xué)透鏡曲率等原因造成的，可以看作是真實(shí)圖像的幾何變換。原始圖像 預(yù)處理 特征分析 圖像理解 圖像處理流程圖 圖像增強(qiáng)概述圖像增強(qiáng)是指按特定的需要突出一幅圖像中的某些信息，同時(shí)削弱或去除某些不需要的信息的處理方法，也是提高圖像質(zhì)量的過程。圖像增強(qiáng)的過程往往也是一個(gè)矛盾的過程：圖像增強(qiáng)希望既能去除噪聲又增強(qiáng)邊緣。傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)算法在確定轉(zhuǎn)換函數(shù)時(shí)常是基于整個(gè)圖像的統(tǒng)計(jì)量，如：ST轉(zhuǎn)換，直方圖均衡，中值濾波，微分銳化，高通濾波等等。圖像增強(qiáng)可分成兩大類：頻率域法和空間域法。采用低通濾波（即只讓低頻信號(hào)通過）法，可去掉圖中的噪聲；采用高通濾波法，則可增強(qiáng)邊緣等高頻信號(hào)，使模糊的圖片變得清晰。 圖像增強(qiáng)的方法是通過一定手段對(duì)原圖像附加一些信息或變換數(shù)據(jù)，有選擇地突出圖像中感興趣的特征或者抑制(掩蓋)圖像中某些不需要的特征，使圖像與視覺響應(yīng)特性相匹配。圖像增強(qiáng)技術(shù)根據(jù)增強(qiáng)處理過程所在的空間不同，可分為基于空間域的算法和基于頻率域的算法兩大類。 基于空間域的算法分為點(diǎn)運(yùn)算算法和鄰域去噪算法。鄰域增強(qiáng)算法分為圖像平滑和銳化兩種。常用算法有均值濾波、中值濾波。常用算法有梯度法、算子、高通濾波、掩模匹配法、統(tǒng)計(jì)差值法等。這時(shí)可以通過直方圖均衡化將圖像的灰度范圍分開，并且讓灰度頻率較小的灰度級(jí)變大，通過調(diào)整圖像灰度值的動(dòng)態(tài)范圍，自動(dòng)地增加整個(gè)圖像的對(duì)比度，使圖像具有較大的反差，細(xì)節(jié)清晰。這時(shí)可以按一定的規(guī)則修改原來圖像的每一個(gè)像素的灰度，從而改變圖像灰度的動(dòng)態(tài)范圍。圖像中往往包含有各種各樣的噪聲。這些噪聲的存在直接影響著后續(xù)的處理過程，使圖像失真。 圖像增強(qiáng)流程圖開始 輸入圖像預(yù)處理增強(qiáng)算法處理N得到預(yù)期結(jié)果 Y保存退出結(jié)束 圖23 圖像增強(qiáng)流程圖本章主要是介紹關(guān)于圖像增強(qiáng)的基本理論，對(duì)圖像增強(qiáng)的中的一些概念就行了闡述，介紹了一些常用的圖像增強(qiáng)的方法，同時(shí)，對(duì)圖像增強(qiáng)的流程做了大體上的介紹?；叶燃?jí)為[0,L1]范圍的數(shù)字圖像的直方圖是離散函數(shù)h()=，這里是第k級(jí)灰度，是圖像中灰度級(jí)為的像素個(gè)數(shù)。歸納起來，直方圖主要有一下幾點(diǎn)性質(zhì)：（1）直方圖中不包含位置信息。（2）直方圖反應(yīng)了圖像的整體灰度。直觀上講，可以得出這樣的結(jié)論，若一幅圖像其像素占有全部可能的灰度級(jí)并且分布均勻，這樣的圖像有高對(duì)比度和多變的灰度色調(diào)。一幅圖像的直方圖等于它各個(gè)部分直方圖的和。從直方圖的定義可知，連續(xù)圖像的直方圖是一位連續(xù)函數(shù)，它具有統(tǒng)計(jì)特征，例如矩、絕對(duì)矩、中心矩、絕對(duì)中心矩、熵。直方圖的動(dòng)態(tài)范圍是由計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的灰度級(jí)決定?？梢詫?duì)[0,1]區(qū)間內(nèi)的任何一個(gè)r進(jìn)行如下的變換：s=T(r)變換函數(shù)T應(yīng)滿足以下條件：≤r≤1區(qū)間內(nèi)，單值單調(diào)增加；≤r≤1，有0≤≤1。第二個(gè)條件則保證了映射變換后的像素灰度值在允許的范圍內(nèi)。直方圖均衡化方法是圖像增強(qiáng)中最常用、最重要的方法之一。它以概率論為基礎(chǔ)，運(yùn)用灰度點(diǎn)運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到增強(qiáng)的目的。概括的說，就是把一已知灰度概率分布的圖像，經(jīng)過一種變換，使之演變成一幅具有均勻概率分布的新圖像。這時(shí)可以將圖像的灰度范圍分開，并且讓灰度頻率較小的灰度級(jí)變大。，設(shè)r，s分別表示原圖像和增強(qiáng)后圖像的灰度。當(dāng)r=s=0時(shí)，表示黑色；當(dāng)r=s=1時(shí)，表示白色；當(dāng)r，s在[0,1]之間時(shí)，表示像素灰度在黑白之間變化。 s 1 S=T（r） Sr 0 rk 1 r 直方圖均衡化變換函數(shù)實(shí)際上，由于直方圖是近似的概率密度函數(shù)，用離散灰度級(jí)作變換時(shí)很少能夠得到完全平坦的結(jié)果，而且，變換后往往會(huì)出現(xiàn)灰度級(jí)減少的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為“簡(jiǎn)并”現(xiàn)象。由于上述原因，數(shù)字圖像的直方圖均衡只能是近似的。減少簡(jiǎn)并現(xiàn)象通?？刹捎脙煞N方法：一種簡(jiǎn)單的方法是增加像素的比特?cái)?shù)。另外，采用灰度間隔放大理論的直方圖修正方法也可以減少簡(jiǎn)并現(xiàn)象。一般實(shí)現(xiàn)方法采用如下幾步：（1）統(tǒng)計(jì)原始圖像的直方圖；（2）根據(jù)給定的成像系統(tǒng)的最大動(dòng)態(tài)范圍和原始圖像的灰度級(jí)來確定處理后的灰度級(jí)間隔；（3）根據(jù)求得的步長(zhǎng)來求變換后的新灰度；（4）用處理后的新灰度代替處理前的灰度。常見的圖像噪聲主要有加性噪聲、乘性噪聲和量化噪聲等。圖像中的噪聲往往和正常信號(hào)交織在一起，尤其是乘性噪聲，如果處理不當(dāng)，就會(huì)破壞圖像本身的細(xì)節(jié)，如會(huì)使線條、邊界等變得模糊不清。圖像中往往包含有各種各樣的噪聲。圖像平滑就是針對(duì)圖像噪聲的操作，其主要作用是為了消除噪聲。這些噪聲的存在直接影響著后續(xù)的處理過程，使圖像失真。領(lǐng)域平均法是對(duì)于給定的圖像f(x，y)中的每一個(gè)點(diǎn)（m，n），取其領(lǐng)域s。設(shè)S是3*3的正方形鄰域，點(diǎn)（m，n）位于S中心，則： 也就是說某個(gè)像素點(diǎn)的結(jié)果不僅和本像素灰度有關(guān)，而且和其鄰域點(diǎn)的只有關(guān)。給定的圖像f(x,y)中的每一個(gè)點(diǎn)（m,n），取其領(lǐng)域s。在二維情況下。不同圖像內(nèi)容和不同應(yīng)用要求往往選用不同的窗口和純。本章的主要內(nèi)容是介紹本課題中主要使用到的圖像增強(qiáng)的方法：直方圖均衡化、鄰域平均、中值濾波，對(duì)著三種方法工作原理和算法進(jìn)行了比